Въздухът е основно условие за живота на по-голямата част от организмите на нашата планета.

Човек може да живее цял месец без храна. Без вода - три дни. Без въздух - само няколко минути.

История на изследването

Не всеки знае, че основният компонент на нашия живот е изключително разнородна субстанция. Въздухът е смес от газове. Кои?

Дълго време се смяташе, че въздухът е едно вещество, а не смес от газове. Хипотезата за хетерогенността се появява през научни трудовемного учени по различно време. Но никой не отиде отвъд теоретичните предположения. Едва през осемнадесети век шотландският химик Джоузеф Блек експериментално доказва това газов съставвъздухът не е хомогенен. Откритието е направено по време на последващи експерименти.

Съвременните учени са доказали, че въздухът е смес от газове, състояща се от десет основни елемента.

Съставът се различава в зависимост от мястото на концентрация. Съставът на въздуха се определя постоянно. От това зависи здравето на хората. Въздухът е смес от какви газове?

На по-високи височини (особено в планините) съдържанието на кислород е ниско. Тази концентрация се нарича "разреден въздух". В горите, напротив, съдържанието на кислород е максимално. В мегаполисите съдържанието е увеличено въглероден двуокис. Определянето на състава на въздуха е една от най-важните отговорности на екологичните служби.

Къде може да се използва въздух?

• Компресираната маса се използва при изпомпване на въздух под налягане. Настройка до десет бара е инсталирана във всяка сервизна станция за гуми. Гумите са помпащи се с въздух.
• Работниците използват въздушни чукове и пневматични пистолети за бързо отстраняване/монтиране на гайки и болтове. Такова оборудване се характеризира с ниско тегло и висока ефективност.
• В индустриите, използващи лакове и бои, се използва за ускоряване на процеса на изсъхване.
• В автомивките сгъстената въздушна маса спомага за бързото изсушаване на автомобилите;
• Производствените предприятия използват сгъстен въздух за почистване на инструменти от всички видове замърсители. По този начин цели хангари могат да бъдат почистени от талаш и стърготини.
• Нефтохимическата промишленост вече не може да си представи без оборудване за прочистване на тръбопроводи преди първото пускане.
• При производството на оксиди и киселини.
• За повишаване на температурата на технологичните процеси;
• Извличат се от въздуха;

Защо живите същества имат нужда от въздух?

Основната задача на въздуха, или по-скоро един от основните компоненти - кислородът - е да проникне в клетките, в резултат на което насърчава окислителните процеси. Благодарение на това тялото получава необходимата за живота енергия.

Въздухът навлиза в тялото през белите дробове, след което се разпределя в тялото с помощта на кръвоносната система.

Въздухът е смес от какви газове? Нека ги разгледаме по-отблизо.

Азот

Въздухът е смес от газове, първият от които е азот. Седмият елемент от периодичната таблица на Дмитрий Менделеев. За откривател се смята шотландският химик Даниел Ръдърфорд през 1772 г.

Съдържа протеини и нуклеинови киселини човешкото тяло. Въпреки че делът му в клетките е малък - не повече от три процента, газът е от съществено значение за нормалния живот.

Съдържанието му във въздуха е повече от седемдесет и осем процента.

При нормални условия е без цвят и мирис. Не се комбинира с други химични елементи.

Най-голямо количество азот се използва в химическа индустрия, предимно в производството на торове.

Азотът се използва в медицината, в производството на багрила,

В козметологията с газ се лекуват акне, белези, брадавици и системата за терморегулация на организма.

С помощта на азот се синтезира амоняк и се произвежда азотна киселина.

В химическата промишленост кислородът се използва за окисление на въглеводороди в алкохоли, киселини, алдехиди и производство на азотна киселина.

Риболовната индустрия - насищане на водните тела с кислород.

Но най-висока стойностгазът има за живите същества. С помощта на кислорода тялото може да оползотвори (окисли) необходимите протеини, мазнини и въглехидрати, превръщайки ги в необходимата енергия.

Аргон

Газът, който е част от въздуха, е на трето място по важност - аргон. Съдържанието не надвишава един процент. Това е инертен газ без цвят, вкус и мирис. Осемнадесетият елемент от периодичната таблица.

Първото споменаване се приписва на английски химик през 1785 г. И лорд Лари и Уилям Рамзи получиха Нобелови наградиза доказване на съществуването на газ и опити с него.

Области на приложение на аргон:

• лампи с нажежаема жичка;
• запълване на пространството между стъклата в пластмасови прозорци;
• защитна среда по време на заваряване;
• пожарогасителен агент;
• за пречистване на въздуха;
• химичен синтез.

Не носи особена полза за човешкото тяло. При високи концентрации на газ води до задушаване.

Аргонови бутилки в сиво или черно.

Останалите седем елемента съставляват 0,03% във въздуха.

Въглероден двуокис

Въглеродният диоксид във въздуха е без цвят и мирис.

Образуват се в резултат на гниене или изгаряне на органични материали, отделящи се при дишане и работа на автомобили и други превозни средства.

В човешкото тяло се образува в тъканите в резултат на жизненоважни процеси и се транспортира навсякъде венозна системав белите дробове.

Има положително значение, т.к при натоварване разширява капилярите, което позволява по-голям транспорт на вещества. Положителен ефект върху миокарда. Помага за увеличаване на честотата и силата на натоварването. Използва се за корекция на хипоксия. Участва в регулацията на дишането.

В промишлеността въглеродният диоксид се получава от продуктите на горенето като страничен газ. химически процесиили при отделяне на въздух.

Приложението е изключително широко:

• консервант в хранително-вкусовата промишленост;
• насищане на напитки;
• пожарогасители и пожарогасителни системи;
• хранене на аквариумни растения;
• защитна среда по време на заваряване;
• използване в кутии за газови оръжия;
• хладилен агент

Неон

Въздухът е смес от газове, петият от които е неон. Открит е много по-късно – през 1898г. Името се превежда от гръцки като „ново“.

Едноатомен газ, който е без цвят и мирис.

Има висока електропроводимост. Има пълна електронна обвивка. Инертен.

Газът се получава чрез отделяне на въздуха.

Приложение:

• Инертна среда в индустрията;
• Хладилен агент в криогенни инсталации;
• Пълнител за газоразрядни лампи. Намира широко приложение благодарение на рекламата. Повечето цветни знаци са направени с помощта на неон. При преминаване на електрически разряд, лампите произвеждат ярко оцветено сияние.
• Сигнални светлини на фарове и летища. Те се представят добре при тежки мъгли.
• Въздушен смесителен елемент за хора при работа с високо налягане.

Хелий

Хелият е моноатомен газ без цвят и мирис.

Приложение:

• Подобно на неона, когато премине през електрически разряд, той произвежда ярка светлина.
• В промишлеността - за отстраняване на примеси от стомана по време на топене;
• Хладилен агент.
• Пълнене на дирижабли и балони;
• Частично в дихателни смеси по време на дълбоки гмуркания.
• Охлаждаща течност в ядрени реактори.
• Основната радост на децата е летенето на балони.

Не е от особена полза за живите организми. Във високи концентрации може да причини отравяне.

Метан

Въздухът е смес от газове, седмият от които е метан. Газът е без цвят и мирис. Във високи концентрации е експлозивен. Затова към него се добавят ароматизатори за индикация.

Най-често се използва като гориво и суровина в органичния синтез.

Домашните пещи, котли и гейзери работят предимно с метан.

Продукт от жизнената дейност на микроорганизмите.

Криптон

Криптонът е инертен едноатомен газ без цвят и мирис.

Приложение:

• в производството на лазери;
• окислител на ракетно гориво;
• пълнене на лампи с нажежаема жичка.

Ефектът върху човешкото тяло е малко проучен. Приложението при дълбоководно гмуркане се проучва.

Водород

Водородът е безцветен запалим газ.

Приложение:

• Химическа промишленост - производство на амоняк, сапун, пластмаси.
• Запълване на сферични черупки в метеорологията.
• Ракетно гориво.
• Охлаждане на електрически генератори.

ксенон

Ксенонът е моноатомен безцветен газ.

Приложение:

• пълнене на лампи с нажежаема жичка;
• в двигатели на космически кораби;
• като анестетик.

Той е безвреден за човешкия организъм. Не особено полезно.

Съставът на въздуха на земята е една от причините за нашия живот. Без въздух човек ще живее само три минути, а след 10 ще настъпи клинична смърт.

Докато дишаме, живеем. На никоя друга планета в Слънчевата система няма толкова тясна връзка между химия и биология. Нашият свят е уникален.

В зависимост от територията обемът на основния компонент на жизненоважния газ варира от 16 до 20 процента - това е кислород, чиято формула е O 2. Неговата промяна се усеща в космоса като "свежест" след гръмотевична буря - това е озон O 3.

От тази статия ще научите всички тайни на въздушната обвивка на земята. Какво ще стане със света без един компонент? Каква вреда може да причини? Как леко влошаване на атмосферата ще се отрази на живота?

Какво е въздух

Древните гърци са използвали две думи, за да определят въздуха: calamus, което означава долните слоеве на атмосферата (Dim), и aether, което означава светлите горни слоеве на атмосферата (пространството отвъд облаците).

В алхимията символът за въздух е триъгълник, разделен на две с хоризонтална линия.

IN модерен свят, това определение би му подхождало - газова смес, заобикаляща планетата, която предпазва от проникването на слънчева радиация и големи дози ултравиолетова радиация.

За многомилионен период на развитие планетата трансформира газообразни вещества и създаде уникален защитен щит, който е почти невъзможен за разглеждане. Масовата им част е непропорционално малка за космоса.

Нищо друго не оказва влияние върху формирането на света. Ако си спомним, че част от въздушните маси е кислород, тогава какво ще се случи на земята без него? Сградите и постройките ще се срутят.

Металните мостове и други конструкции, които очароват милиони туристи, ще се превърнат в една буца поради малкия брой кислородни молекули (в тази ситуация, близо до нула). Животът на всички живи организми на планетата ще се влоши, а някои ще доведат до смърт.

Моретата и океаните, изпарявайки се под формата на водород, ще изчезнат. И когато планетата стане като Луната, ще царува радиационен пожар, изгарящ останките от флората, тъй като без кислород температурата ще се повиши много, но без атмосфера няма да има защита от слънцето.

От какво е направен въздухът?

Почти цялата земна атмосфера се състои само от пет газа: азот, кислород, водна пара, аргон и въглероден диоксид.

В него присъстват и други смеси, но за чистота на представянето химичният състав на водната пара няма да се разглежда. Струва си да се отбележи, че той заема не повече от пет процента от въздушната маса.

Състав на въздуха в проценти

В идеалния случай въздухът, събран в буркан, се състои от:

• 78 процента от азот;
• 16 - 20 процента кислород;
• 1 процент аргон;
• три стотни от процента въглероден диоксид;
• една хилядна от един процент неон;
• 0,0002 процента метан.

По-малките компоненти са:

• хелий - 0,000524%;
• криптон - 0,000114%;
• водород - Н2 0,00005%;
• ксенон - 0,0000087%;
• озон O 3 - 0,000007%;
• азотен диоксид - 0,000002%;
• йод - 0,000001%;
• въглероден окис;
• амоняк.

Състав на вдишвания и издишван въздух

Дишането има предимство пред останалите човешки нужди. От училищните курсове всеки знае, че човек вдишва кислород и издишва въглероден диоксид. Въпреки че в живота във въздуха има и други вещества освен чистия O2.

Вдишай издишай. Този цикъл се повтаря около 22 000 пъти на ден, като в процеса се консумира кислород, който поддържа жизнеността на човешкото тяло. Проблемът е, че деликатната белодробна тъкан е атакувана от замърсен въздух, почистващи разтвори, влакна, изпарения и прах.

Първата половина на статията говори за намаляване на кислорода, но какво ще се случи с увеличаване. Удвояването на концентрацията на основния газ би довело до намаляване на разхода на гориво в автомобилите.

Вдишвайки повече кислород, човек би станал много по-позитивен психологически. Благоприятният климат обаче би позволил на някои насекоми да увеличат размера си. Има редица теории, които предвиждат това. Изглежда, че никой не би искал да срещне паяк с размерите на куче и човек може само да фантазира за растежа на големи представители.

Вдишване по-малко тежки метали, човечеството може да победи редица сложни заболявания, но такъв проект ще изисква много усилия. Има цяла програма, насочена към създаване на практически рай на земята: във всеки дом, стая, град или държава. Целта му е да направи атмосферата по-чиста, да отърве хората от нея опасна работав мините и металургията. Място, където работните места ще бъдат заети от майстори на занаята си.

Важно е да можете да дишате чист въздух, недокоснат от индустрията, но това изисква политическа или още по-добре глобална воля. И докато хората са заети да търсят пари и евтини (мръсни) технологии, остава само да вдишват градския смог. Колко дълго ще продължи това не е известно.

Картата ще ви позволи ясно да оцените атмосферния въздух на столицата на нашата родина, който се вдишва от повече от дузина хора.

Хигиенна стойност на атмосферния въздух

Официално замърсяването на въздуха може да се определи като съдържанието на вредни вещества във въздуха, частици или микроскопични биологични молекули, които представляват опасност за здравето на живите организми: хора, животни или растения.

Нивото на замърсяване на въздуха в определено място зависи преди всичко от източника или източниците на замърсяване. Това включва:

• автомобилни изгорели газове;
• въглищни електроцентрали;
• промишлени предприятия и други източници на замърсяване.

Всичко това изхвърля различни видове опасни вещества и токсини във въздуха, превишаващи нормата десетки, а понякога и стотици пъти. В комбинация с природни източници - вулкани, гейзери и др. - се създава смъртоносен коктейл от токсични въздушни маси, който обикновено се нарича "смог".

Доказателствата за вината на всеки човек са ясни. Нашият личен избор и индустрията могат да имат пагубен ефект върху така необходимия газ. През века на технологичен пробив природата е пострадала, което означава, че отмъщението е неизбежно.

Увеличавайки емисиите, човечеството се доближава до бездна, от която няма и не може да има връщане. Преди да е станало твърде късно, поне нещо трябва да се поправи. Доказано е, че алтернативните индустриални технологии могат да помогнат за почистването на въздуха в Москва, Санкт Петербург, Токио, Берлин и всеки друг голям град.

Ето някои решения:

1. Заменете бензина с електричество в колите и небето над града ще стане малко по-красиво.
2. Премахнете въглищните централи от градовете, оставете ги да останат в историята на страната, започнете да използвате енергията на слънцето, водата и вятъра. Тогава след дъжда саждите няма да излетят от комина на следващото растение, а само миризмата на „свежест“.
3. Засадете дърво в парка. Ако хиляди направят това, тогава астматиците и депресираните хора ще спрат да посещават болници в търсене на уникална рецепта от психолог.

Атмосферата е газовата обвивка на нашата планета, която се върти заедно със Земята. Газът в атмосферата се нарича въздух. Атмосферата е в контакт с хидросферата и частично покрива литосферата. Но горните граници са трудни за определяне. Традиционно се приема, че атмосферата се простира нагоре на около три хиляди километра. Там тя плавно се влива в безвъздушно пространство.

Химичен състав на земната атмосфера

Формирането на химическия състав на атмосферата започва преди около четири милиарда години. Първоначално атмосферата се е състояла само от леки газове - хелий и водород. Според учените първоначалните предпоставки за създаването на газова обвивка около Земята са били вулканични изригвания, които заедно с лавата са отделяли огромни количества газове. Впоследствие започва газообменът с водните пространства, с живите организми и с продуктите от тяхната дейност. Съставът на въздуха постепенно се променя и модерна формазаписани преди няколко милиона години.

Основните компоненти на атмосферата са азот (около 79%) и кислород (20%). Останалият процент (1%) се състои от следните газове: аргон, неон, хелий, метан, въглероден диоксид, водород, криптон, ксенон, озон, амоняк, серен и азотен диоксид, азотен оксид и въглероден оксид, които са включени в този един процент.

Освен това въздухът съдържа водна пара и прахови частици (полени, прах, солни кристали, аерозолни примеси).

IN напоследъкУчените отбелязват не качествена, а количествена промяна в някои съставки на въздуха. И причината за това е човекът и неговите дейности. Само през последните 100 години нивата на въглероден диоксид са се увеличили значително! Това е изпълнено с много проблеми, най-глобалният от които е изменението на климата.

Образуване на времето и климата

Атмосферата играе решаваща роля при формирането на климата и времето на Земята. Много зависи от количеството слънчева светлина, естеството на подстилащата повърхност и атмосферната циркулация.

Нека да разгледаме факторите по ред.

1. Атмосферата пропуска топлината на слънчевите лъчи и поглъща вредните лъчения. Фактът, че слънчевите лъчи падат върху различни части на Земята под различни ъгли, са знаели древните гърци. Самата дума "климат" в превод от старогръцки означава "наклон". Така че на екватора слънчевите лъчи падат почти вертикално, поради което тук е много горещо. Колкото по-близо до полюсите, толкова по-голям е ъгълът на наклон. И температурата пада.

2. Поради неравномерното нагряване на Земята в атмосферата се образуват въздушни течения. Те се класифицират според размерите си. Най-малките (десетки и стотици метри) са местните ветрове. Това е последвано от мусони и пасати, циклони и антициклони и планетарни фронтални зони.

Всички тези въздушни маси се движат непрекъснато. Някои от тях са доста статични. Например пасатите, които духат от субтропиците към екватора. Движението на другите зависи до голяма степен от атмосферното налягане.

3. Атмосферното налягане е друг фактор, влияещ върху формирането на климата. Това е налягането на въздуха на повърхността на земята. Както е известно, въздушните маси се движат от зона с високо атмосферно налягане към област, където това налягане е по-ниско.

Разпределени са общо 7 зони. Екватор - зона ниско налягане. Освен това, от двете страни на екватора до тридесетата ширина - региона високо налягане. От 30° до 60° - отново ниско налягане. А от 60° до полюсите е зона на високо налягане. Между тези зони циркулират въздушни маси. Тези, които идват от морето към сушата, носят дъжд и лошо време, а тези, които духат от континентите, носят ясно и сухо време. На местата, където се сблъскват въздушните течения, се образуват зони на атмосферния фронт, които се характеризират с валежи и лошо, ветровито време.

Учените са доказали, че дори благосъстоянието на човек зависи от атмосферното налягане. Нормално според международните стандарти Атмосферно налягане- 760 mm Hg. колона при температура 0°C. Този показател се изчислява за онези площи земя, които са почти на нивото на морското равнище. С надморската височина налягането намалява. Следователно, например, за Санкт Петербург 760 mm Hg. - това е норма. Но за Москва, която се намира по-високо, нормално налягане- 748 mm Hg.

Налягането се променя не само вертикално, но и хоризонтално. Това се усеща особено при преминаването на циклоните.

Структурата на атмосферата

Атмосферата напомня на пластова торта. И всеки слой има свои собствени характеристики.

. Тропосфера- най-близкият до Земята слой. „Дебелината“ на този слой се променя с разстоянието от екватора. Над екватора слоят се простира нагоре с 16-18 km, в умерените зони с 10-12 km, на полюсите с 8-10 km.

Тук се съдържат 80% от общата въздушна маса и 90% от водните пари. Тук се образуват облаци, възникват циклони и антициклони. Температурата на въздуха зависи от надморската височина на района. Средно тя намалява с 0,65°C на всеки 100 метра.

. Тропопауза- преходен слой на атмосферата. Височината му варира от няколкостотин метра до 1-2 км. Температурата на въздуха през лятото е по-висока от тази през зимата. Например над полюсите през зимата е -65° C. А над екватора е -70° C по всяко време на годината.

. Стратосфера- това е слой, чиято горна граница е на надморска височина 50-55 километра. Турбулентността тук е ниска, съдържанието на водни пари във въздуха е незначително. Но има много озон. Максималната му концентрация е на височина 20-25 км. В стратосферата температурата на въздуха започва да се покачва и достига +0,8° C. Това се дължи на факта, че озоновият слой взаимодейства с ултравиолетовото лъчение.

. Стратопауза- нисък междинен слой между стратосферата и мезосферата, която я следва.

. Мезосфера- горната граница на този слой е 80-85 километра. Тук протичат сложни фотохимични процеси с участието на свободни радикали. Те са тези, които осигуряват онова нежно синьо сияние на нашата планета, което се вижда от космоса.

Повечето комети и метеорити изгарят в мезосферата.

. Мезопауза- следващият междинен слой, температурата на въздуха в който е най-малко -90 °.

. Термосфера- долната граница започва на надморска височина 80 - 90 km, а горната граница на слоя минава приблизително на 800 km. Температурата на въздуха се повишава. Тя може да варира от +500° C до +1000° C. През деня температурните колебания достигат стотици градуси! Но въздухът тук е толкова разреден, че разбирането на термина „температура“, както си го представяме, не е подходящо тук.

. йоносфера- съчетава мезосфера, мезопауза и термосфера. Въздухът тук се състои основно от кислородни и азотни молекули, както и от квазинеутрална плазма. Слънчевите лъчи, влизащи в йоносферата, силно йонизират молекулите на въздуха. IN долен слой(до 90 км) степента на йонизация е ниска. Колкото по-високо, толкова по-голяма е йонизацията. И така, на височина 100-110 км се концентрират електрони. Това помага за отразяване на къси и средни радиовълни.

Най-важният слой на йоносферата е горният, който се намира на височина 150-400 км. Неговата особеност е, че отразява радиовълните, което улеснява предаването на радиосигнали на значителни разстояния.

Именно в йоносферата се случва такова явление като полярното сияние.

. Екзосфера- състои се от кислородни, хелиеви и водородни атоми. Газът в този слой е много разреден и водородните атоми често излизат в открития космос. Следователно този слой се нарича "зона на дисперсия".

Първият учен, който предполага, че нашата атмосфера има тегло, е италианецът Е. Торичели. Остап Бендер, например, в романа си „Златният телец“ се оплаква, че всеки човек е притиснат от стълб въздух с тегло 14 кг! Но великият интригант малко се обърка. Възрастен изпитва натиск от 13-15 тона! Но ние не усещаме тази тежест, защото атмосферното налягане се балансира от вътрешното налягане на човек. Теглото на нашата атмосфера е 5 300 000 000 000 000 тона. Цифрата е колосална, въпреки че е само една милионна от теглото на нашата планета.

Въздухът е смес от газове, която обгражда Земята и образува нейната атмосфера. Въздухът е невидим и без вкус и обикновено без мирис. Въздухът има тегло, той може да бъде разширен или компресиран и под екстремни ниски температуриможе да се превърне в течност или дори твърдо. Ние наричаме въздуха в движение вятър. Има достатъчно мощност, за да върти остриета на мелница и да движи кораби през морето.

Съставът на въздуха е доста сложен, въпреки че основните му компоненти са азот - около 78% и кислород - около 21%. Въздухът също така съдържа аргон, въглероден диоксид, водна пара, неон, хелий, метан, криптон и озон.

Кислородът във въздуха е жизненоважен за всички земни животни и растения. Чрез дишането животните и растенията получават кислород и го използват за получаване на енергия от храната и освобождаване на въглероден диоксид. Въглеродният диоксид се използва от растенията за фотосинтеза, по време на която растенията получават енергия и отделят кислород.

Въглеродният диоксид представлява само 0,03% от обема на въздуха. Образува се не само при горене, но и при горене и разлагане на органични вещества.

Въздухът също съдържа вода в газообразна форма. Процентното съдържание на вода във въздуха се нарича влажност. Влажността може да варира в зависимост от надморската височина и температурата.

Въздухът обикновено съдържа и много малки прахови частици, като вулканичен прах, цветен прашец, мухъл и спори на водорасли, бактерии, сажди и прах. Праховите частици например могат да се видят в слънчева стая. Разсейването на слънчевата светлина води до цвета на Слънцето по време на изгрев и залез.

Въздухът има плътност и налягане. На морското равнище плътността на атмосферата е приблизително 1,3 kg/m3. Атмосферното налягане на морското равнище е 101,3 kPa. Това налягане е "една атмосфера" - единица за налягане, измерена например в автомобилни гуми. С увеличаване на надморската височина налягането намалява. На надморска височина от 6 km налягането на въздуха вече е 2 пъти по-малко (около 50 kPa). Налягането на въздуха се измерва с помощта на специално устройство - барометър.

Сгъстеният въздух отдавна се използва в различни области, например за работа с въздушни чукове, крикове, лебедки, формовъчни машини, устройства за занитване и медицински инструменти. Сгъстеният въздух се използва и в пясъкоструйни машини за почистване на части, както и за пробиване на стъкло, метал и бетон. Още в края на 50-те години на миналия век, първият превозно средствовърху въздушна възглавница, която се движи по слой от създаден сгъстен въздух.

ЛЕКЦИЯ № 3. Атмосферен въздух.

Тема: Атмосферният въздух, неговият химичен и физиологичен състав

значение компоненти.

Атмосферно замърсяване; въздействието им върху общественото здраве.

Конспект на лекцията:

Химичен състав на атмосферния въздух.

Биологична роля и физиологично значениенеговите компоненти: азот, кислород, въглероден диоксид, озон, инертни газове.

Концепцията за атмосферното замърсяване и неговите източници.

Въздействие на атмосферното замърсяване върху здравето (пряко въздействие).

Влиянието на атмосферното замърсяване върху условията на живот на населението (непряко въздействие върху здравето).

Въпроси за опазване на атмосферния въздух от замърсяване.

Газообразната обвивка на земята се нарича атмосфера. Общото тегло на земната атмосфера е 5,13  10 15 тона.

Въздухът, който образува атмосферата, е смес от различни газове. Съставът на сухия въздух на морското равнище ще бъде както следва:

Таблица №1

Състав на сух въздух при температура 0 0 С и

налягане 760 mm Hg. Изкуство.

Съставът на земната атмосфера остава постоянен над сушата, над морето, в градовете и в селските райони. Освен това не се променя с височината. Трябва да се помни, че говорим за процента на компонентите на въздуха на различни височини. Не може обаче да се каже същото за тегловната концентрация на газовете. Докато се издигате нагоре, плътността на въздуха намалява и броят на молекулите, съдържащи се в единица пространство, също намалява. В резултат на това тегловната концентрация на газа и парциалното му налягане намаляват.

Нека се спрем на характеристиките на отделните компоненти на въздуха.

Основният компонент на атмосферата е азот.Азотът е инертен газ. Не поддържа дишане или горене. Животът е невъзможен в азотна атмосфера.

Азотът играе важна роля биологична роля. Азотът във въздуха се абсорбира от някои видове бактерии и водорасли, които образуват органични съединения от него.

Под въздействието на атмосферното електричество се образува малко количество азотни йони, които се измиват от атмосферата от валежите и обогатяват почвата със соли на азотна и азотна киселина. Солите на азотната киселина се превръщат в нитрити под въздействието на почвените бактерии. Нитритите и амонячните соли се абсорбират от растенията и служат за синтеза на протеини.

По този начин се извършва трансформацията на инертен атмосферен азот в жива материя на органичния свят.

Поради липсата на азотни торове от естествен произход, човечеството се е научило да ги получава изкуствено. Създадена е и се развива индустрия за производство на азотни торове, която преработва атмосферния азот в амоняк и азотни торове.

Биологичното значение на азота не се изчерпва с участието му в кръговрата на азотните вещества. Той играе важна роля като разредител на атмосферния кислород, тъй като животът е невъзможен в чист кислород.

Увеличаването на съдържанието на азот във въздуха причинява хипоксия и асфиксия поради намаляване на парциалното налягане на кислорода.

С увеличаване на парциалното налягане азотът проявява наркотични свойства. Въпреки това, в условия открита атмосферанаркотичният ефект на азота не се проявява, тъй като колебанията в неговата концентрация са незначителни.

Най-важният компонент на атмосферата е газообразният кислород (О 2 ) .

Кислород в нашия слънчева системанамира се в свободно състояние само на Земята.

Бяха направени много предположения относно еволюцията (развитието) на земния кислород. Най-приетото обяснение е, че по-голямата част от кислорода в съвременната атмосфера е произведен от фотосинтеза в биосферата; и само първоначално, малко количество кислород се образува в резултат на фотосинтезата на водата.

Биологичната роля на кислорода е изключително голяма. Без кислород животът е невъзможен. Атмосферата на Земята съдържа 1,18  10 15 тона кислород.

В природата непрекъснато протичат процеси на консумация на кислород: дишане на хора и животни, процеси на горене, окисляване. В същото време непрекъснато протичат процеси на възстановяване на съдържанието на кислород във въздуха (фотосинтеза). Растенията абсорбират въглероден диоксид, разграждат го, метаболизират въглерода и отделят кислород в атмосферата. Растенията отделят 0,5  10 5 милиона тона кислород в атмосферата. Това е достатъчно, за да покрие естествената загуба на кислород. Поради това съдържанието му във въздуха е постоянно и възлиза на 20,95%.

Непрекъснатият поток от въздушни маси смесва тропосферата, поради което няма разлика в съдържанието на кислород в градовете и селските райони. Концентрацията на кислород варира в рамките на няколко десети от процента. Няма значение. Но в дълбоки дупки, кладенци и пещери съдържанието на кислород може да спадне, така че спускането в тях е опасно.

При спадане на парциалното налягане на кислорода при хора и животни се наблюдават явления на кислороден глад. Когато се издигнете над морското равнище, настъпват значителни промени в парциалното налягане на кислорода. Феноменът на недостиг на кислород може да се наблюдава по време на планинско катерене (планинско катерене, туризъм) и по време на пътуване със самолет. Изкачването на надморска височина от 3000 м може да причини височинна или планинска болест.

При продължителен живот във високи планини хората свикват с липсата на кислород и настъпва аклиматизация.

Високото парциално налягане на кислорода е неблагоприятно за хората. При парциално налягане над 600 mm жизненият капацитет на белите дробове намалява. Вдишването на чист кислород (парциално налягане 760 mm) причинява белодробен оток, пневмония и конвулсии.

В естествени условия във въздуха няма повишено съдържание на кислород.

Озоне неразделна част от атмосферата. Масата му е 3,5 милиарда тона. Съдържанието на озон в атмосферата варира според сезоните: то е високо през пролетта и ниско през есента. Съдържанието на озон зависи от географската ширина на района: колкото по-близо до екватора, толкова по-ниско е то. Концентрацията на озон има денонощни вариации: достига своя максимум по обяд.

Концентрацията на озон е неравномерно разпределена по надморска височина. Най-високото му съдържание се наблюдава на надморска височина 20-30 км.

Озонът се произвежда непрекъснато в стратосферата. Под въздействието на ултравиолетовото лъчение от слънцето молекулите на кислорода се дисоциират (разпадат) и образуват атомарен кислород. Кислородните атоми се рекомбинират (комбинират) с кислородни молекули и образуват озон (O3). На височини над и под 20-30 км процесите на фотосинтеза (образуване) на озон се забавят.

Наличието на озонов слой в атмосферата е от голямо значение за съществуването на живот на Земята.

Озонът блокира късовълновата част от спектъра на слънчевата радиация и не пропуска вълни, по-къси от 290 nm (нанометра). При липса на озон животът на земята би бил невъзможен поради разрушителното действие на краткотрайното ултравиолетово лъчение върху всички живи същества.

Озонът също така абсорбира инфрачервено лъчение с дължина на вълната 9,5 микрона (микрона). Благодарение на това озонът задържа около 20 процента от топлинното излъчване на земята, намалявайки нейните топлинни загуби. При липса на озон абсолютната температура на Земята би била със 7 0 по-ниска.

Озонът се внася в долния слой на атмосферата - тропосферата - от стратосферата в резултат на смесване на въздушните маси. При слабо смесване концентрацията на озон на земната повърхност пада. Увеличаване на озона във въздуха се наблюдава по време на гръмотевична буря в резултат на разряди на атмосферно електричество и увеличаване на турбулентността (смесването) на атмосферата.

В същото време значително увеличение на концентрацията на озон във въздуха е резултат от фотохимично окисляване на органични вещества, които навлизат в атмосферата с отработените газове на превозните средства и промишлените емисии. Озонът е токсично вещество. Озонът има дразнещ ефект върху лигавиците на очите, носа и гърлото в концентрация 0,2-1 mg/m3.

Въглероден диоксид (CO 2 ) присъства в атмосферата в концентрация от 0,03%. Общото му количество е 2330 милиарда тона. Голям бройВъглеродният диоксид се намира разтворен във водите на моретата и океаните. В свързана форма влиза в състава на доломити и варовици.

Атмосферата непрекъснато се попълва с въглероден диоксид в резултат на жизнените процеси на живите организми, процесите на горене, гниене и ферментация. Човек отделя 580 литра въглероден диоксид на ден. При разлагането на варовика се отделят големи количества въглероден диоксид.

Въпреки наличието на множество източници на образуване, няма значително натрупване на въглероден диоксид във въздуха. Въглеродният диоксид постоянно се асимилира (абсорбира) от растенията по време на процеса на фотосинтеза.

В допълнение към растенията, моретата и океаните регулират съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата. Когато парциалното налягане на въглеродния диоксид във въздуха се повиши, той се разтваря във вода, а когато намалее, се освобождава в атмосферата.

В атмосферата на повърхността има леки колебания в концентрацията на въглероден диоксид: над океана тя е по-ниска, отколкото над сушата; по-високо в гората, отколкото в полето; по-високи в градовете, отколкото извън града.

Въглеродният диоксид играе важна роля в живота на животните и хората. Стимулира дихателния център.

В атмосферния въздух има известно количество инертни газове: аргон, неон, хелий, криптон и ксенон. Тези газове принадлежат към нулевата група на периодичната таблица, не реагират с други елементи и са инертни в химичен смисъл.

Инертните газове са наркотични. Техните наркотични свойства се проявяват при високо барометрично налягане. В открита атмосфера наркотичните свойства на инертните газове не могат да се проявят.

В допълнение към компонентите на атмосферата, тя съдържа различни примесиестествен произход и замърсяване, внесено в резултат на човешка дейност.

Примесите, които присъстват във въздуха, различни от естествения му химичен състав, се наричат атмосферно замърсяване.

Атмосферното замърсяване се разделя на естествено и изкуствено.

Естественото замърсяване включва примеси, постъпващи във въздуха в резултат на спонтанни природни процеси (растителен и почвен прах, вулканични изригвания, космически прах).

Изкуственото замърсяване на атмосферата се образува в резултат на производствената дейност на човека.

Изкуствените източници на замърсяване на атмосферата се разделят на 4 групи:

транспорт;

индустрия;

топлоенергетика;

изгаряне на боклук.

Нека да разгледаме техните кратки характеристики.

Сегашната ситуация се характеризира с факта, че обемът на емисиите от автомобилния транспорт надвишава обема на емисиите от промишлените предприятия.

Една кола отделя повече от 200 химически съединения във въздуха. Всеки автомобил изразходва средно 2 тона гориво и 30 тона въздух годишно и отделя 700 кг въглероден окис (CO), 230 кг неизгорели въглеводороди, 40 кг азотни оксиди (NO 2) и 2-5 кг ​на твърди вещества в атмосферата.

Съвременният град е наситен с други видове транспорт: железопътен, воден и въздушен. Общото количество емисии в околната среда от всички видове транспорт има тенденция към непрекъснато нарастване.

Промишлените предприятия са на второ място след транспорта по степен на увреждане на околната среда.

Най-интензивните замърсители на атмосферния въздух са предприятията от черната и цветната металургия, нефтохимическата и коксохимическата промишленост, както и предприятията, произвеждащи строителни материали. Те отделят в атмосферата десетки тонове сажди, прах, метали и техните съединения (мед, цинк, олово, никел, калай и др.).

Влизайки в атмосферата, металите замърсяват почвата, натрупват се в нея и проникват във водата на резервоарите.

В районите, където са разположени промишлени предприятия, населението е изложено на риск от неблагоприятни ефекти от атмосферното замърсяване.

В допълнение към праховите частици, промишлеността отделя различни газове във въздуха: серен анхидрид, въглероден оксид, азотни оксиди, сероводород, въглеводороди и радиоактивни газове.

Замърсителите могат да останат в околната среда дълго време и да имат вредно въздействие върху човешкото тяло.

Например въглеводородите остават в околната среда до 16 години и участват активно във фотохимичните процеси в атмосферния въздух с образуването на токсични мъгли.

Масово замърсяване на въздуха се наблюдава при изгарянето на твърди и течни горива в топлоелектрическите централи. Те са основните източници на замърсяване на атмосферата със серни и азотни оксиди, въглероден окис, сажди и прах. Тези източници се характеризират с масивно замърсяване на въздуха.

Понастоящем са известни много факти за неблагоприятното въздействие на атмосферното замърсяване върху човешкото здраве.

Атмосферното замърсяване има както остри, така и хронични ефекти върху човешкото тяло.

Примери за острото въздействие на атмосферното замърсяване върху общественото здраве са токсичните мъгли. При неблагоприятни метеорологични условия се повишават концентрациите на токсични вещества във въздуха.

Първата токсична мъгла е регистрирана в Белгия през 1930 г. Няколкостотин души бяха ранени, а 60 души загинаха. Впоследствие подобни случаи се повтарят: през 1948 г. в американския град Донора. Засегнати са 6000 души. През 1952 г. 4000 души загиват от Голямата лондонска мъгла. През 1962 г. 750 лондончани умират по същата причина. През 1970 г. над японската столица (Токио) от смога са пострадали 10 хиляди души, а през 1971 г. – 28 хиляди.

В допълнение към изброените бедствия, анализът на изследователски материали от местни и чуждестранни автори обръща внимание на повишаване на общата заболеваемост на населението поради замърсяване на въздуха.

Проучванията, проведени в тази връзка, ни позволяват да заключим, че в резултат на излагане на атмосферно замърсяване в индустриалните центрове има увеличение на:

обща смъртност от сърдечно-съдови и респираторни заболявания;

остра неспецифична заболеваемост на горните дихателни пътища;

хроничен бронхит;

бронхиална астма;

емфизем;

рак на белия дроб;

намалена продължителност на живота и творческа активност.

Освен това понастоящем математическият анализ разкри статистически значима връзка между нивото на заболеваемост на населението със заболявания на кръвта, храносмилателните органи, кожни заболявания и нивата на замърсяване на въздуха.

Дихателната система, храносмилателната системаи кожата са „входна врата“ за токсични вещества и служат като мишени за тяхното пряко и непряко действие.

Влиянието на атмосферното замърсяване върху условията на живот се разглежда като косвено (непряко) въздействие на атмосферното замърсяване върху общественото здраве.

Включва:

намаляване на общото осветление;

намаляване на ултравиолетовото лъчение от слънцето;

промени в климатичните условия;

влошаване на условията на живот;

отрицателно въздействие върху зелените площи;

отрицателно въздействие върху животните.

Замърсителите на въздуха причиняват големи щети на сгради, конструкции и строителни материали.

Общите икономически разходи за Съединените щати от замърсителите на въздуха, включително въздействието им върху човешкото здраве, строителни материали, метали, тъкани, кожа, хартия, боя, каучук и други материали, е 15-20 милиарда долара годишно.

Всичко казано по-горе показва, че опазването на атмосферния въздух от замърсяване е проблем от изключителна важност и обект на голямо внимание на специалистите от всички страни по света.

Всички мерки за защита на атмосферния въздух трябва да се извършват цялостно в няколко области:

Законодателни мерки. Това са закони, приети от правителството на страната, насочени към опазване на въздушната среда;

Рационално разполагане на индустриални и жилищни зони;

Технологични мерки, насочени към намаляване на емисиите в атмосферата;

Санитарни мерки;

Разработване на хигиенни норми за атмосферния въздух;

Мониторинг на чистотата на атмосферния въздух;

Контрол върху работата на промишлените предприятия;

Благоустрояване на населените места, озеленяване, поливане, създаване на защитни пропуски между промишлени предприятия и жилищни комплекси.

В допълнение към изброените мерки на вътрешния държавен план в момента се разработват и широко прилагат междудържавни програми за опазване на атмосферния въздух.

Проблемът с опазването на въздуха се решава в редица международни организации – СЗО, ООН, ЮНЕСКО и др.