Zrak je mješavina plinova koja okružuje Zemlju i tvori njezinu atmosferu. Zrak je nevidljiv, bez okusa i obično bez mirisa. Zrak ima težinu, može se širiti ili komprimirati, i to ekstremno niske temperature može biti ukapljena ili čak čvrsta. Zrak u kretanju nazivamo vjetar. On ima moć pokretati vjetrenjače i pokretati brodove po moru.

Sastav zraka prilično je složen, iako su njegove glavne komponente dušik - oko 78% i kisik - oko 21%. Zrak također sadrži argon, ugljikov dioksid, vodenu paru, neon, helij, metan, kripton i ozon.

Kisik u zraku vitalan je za sve kopnene životinje i biljke. Životinje i biljke putem disanja unose kisik i koriste ga za dobivanje energije iz hrane i oslobađanje ugljičnog dioksida. Ugljični dioksid biljke koriste za fotosintezu, tijekom koje biljke dobivaju energiju i oslobađaju kisik.

Ugljični dioksid čini samo 0,03% volumena zraka. Nastaje ne samo u procesu izgaranja, već i izgaranja, kao i razgradnje organskih tvari.

Zrak također sadrži vodu u plinovitom stanju. Postotak vode u zraku naziva se vlaga. Vlažnost može varirati ovisno o nadmorskoj visini i temperaturi.

Zrak također obično sadrži mnogo sitnih čestica kao što su vulkanska prašina, pelud, spore plijesni i algi, bakterije, čađa i prašina. Čestice prašine, na primjer, mogu se vidjeti u osunčanoj prostoriji. Raspršenje sunčeve svjetlosti rezultira obojenjem Sunca tijekom izlaska i zalaska Sunca.

Zrak ima gustoću i tlak. Na razini mora gustoća atmosfere je približno 1,3 kg/m3. Atmosferski tlak na razini mora iznosi 101,3 kPa. Taj tlak je "jedna atmosfera" - jedinica tlaka, na primjer, u automobilskim gumama. Kako se nadmorska visina povećava, tlak se smanjuje. Na visini od 6 km tlak zraka je već 2 puta manji (oko 50 kPa). Tlak zraka mjeri se posebnim uređajem - barometrom.

Komprimirani zrak odavno se koristi u raznim područjima, na primjer, za rad udarnih čekića, dizalica, vitla, strojeva za kalupljenje, uređaja za zakivanje, medicinskih instrumenata. Također, komprimirani zrak se koristi u strojevima za pjeskarenje za čišćenje dijelova, kao i bušenje stakla, metala i betona. Još krajem 1950-ih, prvi vozilo na zračnom jastuku, koji se kreće duž sloja generiranog komprimiranog zraka.

Rezervirajmo odmah, dušik u zraku zauzima najviše, međutim, kemijski sastav preostali dio je vrlo zanimljiv i raznolik. Ukratko, popis glavnih elemenata je sljedeći.

No, dat ćemo i neka objašnjenja o funkcijama ovih kemijskih elemenata.

1. Dušik

Sadržaj dušika u zraku je 78% po volumenu i 75% po masi, odnosno ovaj element dominira atmosferom, ima titulu jednog od najčešćih na Zemlji, a osim toga nalazi se izvan ljudskog prebivališta zona - na Uranu, Neptunu i u međuzvjezdanim prostorima. Dakle, koliko je dušika u zraku, već smo shvatili, ostaje pitanje o njegovoj funkciji. Dušik je neophodan za postojanje živih bića, ulazi u sastav:

• bjelančevine;
• aminokiseline;
• nukleinske kiseline;
• klorofil;
• hemoglobin itd.

U prosjeku, oko 2% žive stanice čine samo atomi dušika, što objašnjava zašto ima toliko dušika u zraku kao postotak volumena i mase.
Dušik je također jedan od inertnih plinova ekstrahiranih iz atmosferskog zraka. Iz njega se sintetizira amonijak, koristi se za hlađenje i u druge svrhe.

2. Kisik

Sadržaj kisika u zraku jedno je od najpopularnijih pitanja. Zadržavajući intrigu, napravimo digresiju za jedan zabavna činjenica: kisik je otkriven dvaput - 1771. i 1774. godine, no zbog razlike u objavama otkrića, zasluge za otkriće elementa pripale su engleskom kemičaru Josephu Priestleyu, koji je zapravo drugi izolirao kisik. Dakle, udio kisika u zraku varira oko 21% po volumenu i 23% po masi. Zajedno s dušikom, ova dva plina čine 99% Zemljinog zraka. Međutim, postotak kisika u zraku manji je od dušika, a ipak nemamo problema s disanjem. Činjenica je da je količina kisika u zraku optimalno izračunata upravo za normalno disanje, u čisti oblik ovaj plin djeluje na tijelo poput otrova, dovodi do poteškoća u radu živčani sustav, poremećaji disanja i cirkulacije. U isto vrijeme, nedostatak kisika također negativno utječe na zdravlje, uzrokujući gladovanje kisikom i sve povezane neugodni simptomi. Dakle, koliko je kisika sadržano u zraku, toliko je potrebno za zdravo potpuno disanje.

3. Argon

Argon u zraku zauzima treće mjesto, nema miris, boju i okus. smisleno biološku ulogu ovaj plin nije identificiran, ali ima narkotički učinak i čak se smatra dopingom. Argon izvučen iz atmosfere koristi se u industriji, medicini, za stvaranje umjetne atmosfere, kemijsku sintezu, gašenje požara, stvaranje lasera itd.

4. Ugljični dioksid

Ugljični dioksid čini atmosferu Venere i Marsa, njegov postotak u Zemljinom zraku znatno je manji. Istodobno, ogromna količina ugljičnog dioksida nalazi se u oceanu, redovito ga opskrbljuju svi organizmi koji dišu, a emitira se radom industrije. U ljudskom životu ugljikov dioksid se koristi u gašenju požara, prehrambenoj industriji kao plin i kao dodatak prehrani E290 - konzervans i prašak za pecivo. U krutom obliku, ugljikov dioksid jedno je od najpoznatijih rashladnih sredstava sa suhim ledom.

5. Neon

Ista tajanstvena svjetlost disko fenjera, svijetli znakovi i moderna svjetla koriste se na petom mjestu najčešćih kemijski element, koji također udiše čovjek - neon. Kao i mnogi inertni plinovi, neon ima narkotičan učinak na osobu pod određenim tlakom, no upravo se taj plin koristi u pripremi ronilaca i drugih ljudi koji rade pod visoki krvni tlak. Također, smjese neon-helij koriste se u medicini za respiratorne poremećaje, sam neon se koristi za hlađenje, u proizvodnji signalnih svjetala i istih neonskih lampi. Međutim, suprotno stereotipu, neonsko svjetlo nije plavo, već crveno. Sve ostale boje daju svjetiljke s drugim plinovima.

6. Metan

Metan i zrak imaju vrlo drevna povijest: u primarnoj atmosferi, čak i prije pojave čovjeka, metana je bilo u znatno većim količinama. Sada ovaj plin, izvađen i korišten kao gorivo i sirovina u proizvodnji, nije toliko rasprostranjen u atmosferi, ali se još uvijek emitira sa Zemlje. Suvremena istraživanja utvrđuju ulogu metana u disanju i životu ljudskog organizma, ali o tome još nema mjerodavnih podataka.

7. Helij

Gledajući koliko je helija u zraku, svatko će shvatiti da ovaj plin nije jedan od najvažnijih po važnosti. Doista, teško ju je definirati biološki značaj ovaj plin. Ne računajući smiješno izobličenje glasa pri udisanju helija iz balona 🙂 Međutim, helij se široko koristi u industriji: u metalurgiji, prehrambenoj industriji, za punjenje balona i meteoroloških sondi, u laserima, nuklearnim reaktorima itd.

8. Kripton

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 tlaku od 3,5 atmosfere ima narkotički učinak na osobu, a pri 6 atmosfera dobiva oštar miris.

9. Vodik

Vodik u zraku zauzima 0,00005% volumena i 0,00008% mase, ali je ujedno i najzastupljeniji element u svemiru. O njegovoj povijesti, proizvodnji i primjeni sasvim je moguće napisati poseban članak, pa ćemo se sada ograničiti na mali popis industrija: kemijska, goriva, prehrambena industrija, zrakoplovstvo, meteorologija, elektroenergetika.

10. Xenon

Potonji je u sastavu zraka, za koji se prvobitno smatralo da je samo primjesa kriptona. Njegovo ime prevodi se kao "vanzemaljac", a postotak sadržaja na Zemlji i izvan nje je minimalan, što je dovelo do njegove visoke cijene. Sada je ksenon bitan: proizvodnja snažnih i pulsirajućih izvora svjetlosti, dijagnostika i anestezija u medicini, motori svemirskih letjelica, raketno gorivo. Osim toga, pri udisanju ksenon znatno snižava glas (suprotan učinak od helija), a odnedavno je i udisanje ovog plina uvršteno na listu dopinga.

Zrak vrućeg, sunčanog juga i oštrog, hladnog sjevera sadrži istu količinu kisika.

Jedna litra zraka uvijek sadrži 210 kubičnih centimetara kisika, što je 21 posto volumena.

Najviše dušika ima u zraku - sadrži ga litra od 780 kubičnih centimetara, odnosno 78 posto volumena. U zraku postoji i mala količina inertnih plinova. Ovi se plinovi nazivaju inertnim jer se gotovo nikada ne spajaju s drugim elementima.

Od inertnih plinova u zraku je najviše argona – ima ga oko 9 kubičnih centimetara po litri. Neon se u zraku nalazi u znatno manjim količinama: u litri zraka ima ga 0,02 kubična centimetra. Još manje helija - ima samo 0,005 kubičnih centimetara. Kriptona ima 5 puta manje od helija - 0,001 kubičnih centimetara, a vrlo malo ksenona - 0,00008 kubičnih centimetara.

Sastav zraka također uključuje plinovite kemijske spojeve, na primjer, ugljični dioksid ili ugljični dioksid (CO 2). Količina ugljični dioksid u zraku se kreće od 0,3 do 0,4 kubičnih centimetara po litri. Sadržaj vodene pare u zraku također je promjenjiv. U suhom i vrućem vremenu, oni su manje, au kišnom vremenu - više.

Sastav zraka može se izraziti i u težinskim postocima. Poznavajući težinu 1 litre zraka i specifičnu težinu svakog plina uključenog u njegov sastav, lako je prijeći s volumetrijskih vrijednosti na vrijednosti težine. Dušik u zraku sadrži oko 75,5, kisik - 23,1, argon - 1,3 i ugljični dioksid (ugljični dioksid) - 0,04 težinskih postotaka.

Razlika između težinskih i volumnih postotaka objašnjava se različitim specifičnim težinama dušika, kisika, argona i ugljičnog dioksida.

Kisik, na primjer, lako oksidira bakar na visoka temperatura. Stoga, ako zrak propuštate kroz cijev napunjenu užarenim bakrenim strugotinama, tada kada napusti cijev neće sadržavati kisik. Fosfor također može ukloniti kisik iz zraka. Tijekom izgaranja, fosfor se željno spaja s kisikom, tvoreći anhidrid fosforne kiseline (P 2 O 5).

Sastav zraka je 1775. odredio Lavoisier.

Zagrijavanjem male količine metalne žive u staklenoj retorti, Lavoisier je stavio uski kraj retorte ispod staklenog poklopca, koji je prevrnut u posudu napunjenu živom. Ovo iskustvo trajalo je dvanaest dana. Živa u retorti, zagrijana gotovo do vrenja, postajala je sve više prekrivena crvenim oksidom. Istovremeno je razina žive u prevrnutom čepu počela primjetno rasti iznad razine žive u posudi s poklopcem. Živa u retorti je, oksidirajući, uzimala sve više kisika iz zraka, tlak u retorti i čepu je padao, a umjesto potrošenog kisika živa je usisana u čep.

Kad se potrošio sav kisik i prestala oksidacija žive, prestalo je i usisavanje žive u zvono. Izmjeren je volumen žive u čepu. Ispostavilo se da je to V 5 dio ukupnog volumena kape i retorte.

Plin koji je ostao u čepu i retorti nije podržavao izgaranje i život. Ovaj dio zraka, koji je zauzimao gotovo 4/6 volumena, nazvan je dušik.

Točniji pokusi krajem 18. stoljeća pokazali su da zrak sadrži 21 posto kisika i 79 posto dušika po volumenu.

I tek krajem 19. stoljeća postalo je poznato da su argon, helij i drugi inertni plinovi dio zraka.

Dano u tablici. 1.1 Sastav atmosferskog zraka podliježe različitim promjenama u zatvorenim prostorima. Prvo, mijenja se postotak pojedinih obveznih sastavnica, a drugo, pojavljuju se dodatne, nesvojstvene komponente. čisti zrak nečistoće. U ovom odlomku raspravljat ćemo o promjenama u sastavu plina i njegovim dopuštenim odstupanjima od normale.

Najvažniji plinovi za ljudski život su kisik i ugljični dioksid, koji sudjeluju u izmjeni plinova čovjeka s okoliš. Ova izmjena plinova odvija se uglavnom u ljudskim plućima tijekom disanja. Izmjena plinova koja se odvija kroz površinu kože je oko 100 puta manja nego kroz pluća, budući da je površina tijela odrasle osobe približno 1,75 m2, a površina alveola pluća oko 200 m2. Proces disanja prati stvaranje topline u ljudskom tijelu u količini od 4,69 do 5,047 (u prosjeku 4,879) kcal po 1 litri apsorbiranog kisika (prešlo u ugljični dioksid). Treba napomenuti da se apsorbira samo mali dio kisika sadržanog u udahnutom zraku (oko 20%). Dakle, ako u atmosferskom zraku ima približno 21% kisika, tada će u zraku koji osoba izdahne biti oko 17%. Tipično, količina izdahnutog ugljičnog dioksida manja je od količine unesenog kisika. Omjer volumena ugljičnog dioksida koji emitira osoba i apsorbiranog kisika naziva se respiratorni koeficijent (RC), koji se obično kreće od 0,71 do 1. Međutim, ako je osoba u stanju velike uzbuđenosti ili obavlja vrlo težak posao , DC može biti čak i veći od jedan.

Količina kisika potrebna osobi za održavanje normalne životne aktivnosti uglavnom ovisi o intenzitetu rada koji obavlja i određena je stupnjem živčane i mišićne napetosti. Asimilacija kisika u krvi najbolje se odvija pri parcijalnom tlaku od oko 160 mm Hg. čl., da na atmosferski pritisak 760 mmHg Umjetnost. odgovara normalnom postotku kisika u atmosferskom zraku, tj. 21%.

Zbog sposobnosti ljudskog tijela da se prilagodi, normalno disanje može se primijetiti i uz manje količine kisika.

Ako do smanjenja sadržaja kisika u zraku dolazi zbog inertnih plinova (na primjer, dušika), tada je moguće značajno smanjenje količine kisika - do 12%.

Međutim, u zatvorenim prostorima smanjenje sadržaja kisika nije popraćeno povećanjem koncentracije inertnih plinova, već nakupljanjem ugljičnog dioksida. Pod tim uvjetima, najveći dopušteni minimalni sadržaj kisika u zraku trebao bi biti puno veći. Obično se kao norma za ovu koncentraciju uzima sadržaj kisika jednak 17% volumena. Općenito govoreći, u zatvorenim prostorima postotak kisika nikada ne pada na ovu razinu, budući da koncentracija ugljičnog dioksida dostiže graničnu vrijednost mnogo ranije. Stoga je praktički važnije uspostaviti najveće dopuštene norme za sadržaj ne kisika, već ugljičnog dioksida u zatvorenim prostorima.

Ugljični dioksid CO2 je bezbojan plin blagog kiselkastog okusa i mirisa; 1,52 puta je teži od zraka, slabo je otrovan. Nakupljanje ugljičnog dioksida u zraku zatvorenih prostorija dovodi do glavobolje, vrtoglavice, slabosti, gubitka osjeta, pa čak i gubitka svijesti.

Smatra se da je u atmosferskom zraku količina ugljičnog dioksida 0,03% volumena. To vrijedi za ruralna područja. U zraku velikih industrijskih središta njegov sadržaj je obično veći. Za izračune se uzima koncentracija od 0,04%. Zrak koji čovjek izdahne sadrži oko 4% ugljičnog dioksida.

Bez ikakvih štetnih posljedica za ljudski organizam, u zraku zatvorenih prostorija mogu se tolerirati koncentracije ugljičnog dioksida znatno veće od 0,04%.

Vrijednost najveće dopuštene koncentracije ugljičnog dioksida ovisi o duljini boravka ljudi u pojedinom zatvorenom prostoru i vrsti njihovog zanimanja. Na primjer, za skloništa pod tlakom, kada se u njih smjeste zdravi ljudi za razdoblje od najviše 8 sati, norma od 2% može se uzeti kao najveća dopuštena koncentracija CO2. S kratkim boravkom ljudi, ova stopa se može povećati. Mogućnost da se osoba nalazi u okruženju sa povišene koncentracije ugljični dioksid je zbog sposobnosti ljudsko tijelo prilagoditi različitim uvjetima. Pri koncentraciji CO2 većoj od 1% čovjek počinje udisati znatno više zraka. Dakle, pri koncentraciji CO2 od 3% respiracija se udvostručuje čak iu mirovanju, što samo po sebi ne uzrokuje vidljive negativne posljedice uz relativno kratak boravak u takvom zraku osobe. Ako osoba boravi u prostoriji s koncentracijom CO2 od 3% dovoljno dugo (3 ili više dana), prijeti joj gubitak svijesti.

Kada ljudi dugo borave u zatvorenim prostorijama i kada ljudi obavljaju jedan ili drugi posao, vrijednost najveće dopuštene koncentracije ugljičnog dioksida trebala bi biti znatno manja od 2%. Može varirati od 0,1 do 1%. Sadržaj ugljičnog dioksida od 0,1% također se može smatrati prihvatljivim za obične prostorije bez tlaka u zgradama i građevinama za različite namjene. Nižu koncentraciju ugljičnog dioksida (reda 0,07-0,08) treba propisati samo za prostore zdravstvenih i dječjih ustanova.

Kao što će biti jasno iz sljedećeg, zahtjevi za sadržaj ugljičnog dioksida u zraku prostorija prizemnih zgrada obično se lako ispunjavaju ako su izvori njegovog ispuštanja ljudi. Inače, pitanje je kada se ugljični dioksid nakuplja industrijski prostori kao rezultat nekih tehnološki procesi nastaju, na primjer, u kvascima, pivovarama, hidrolizama. U ovom slučaju 0,5% se uzima kao najveća dopuštena koncentracija ugljičnog dioksida.

Sastav plina atmosferski zrak

Plinski sastav zraka koji udišemo izgleda ovako: 78% je dušik, 21% je kisik i 1% su ostali plinovi. Ali u atmosferi velikih industrijskih gradova taj se omjer često krši. Značajan udio čine štetne nečistoće uzrokovane emisijama iz poduzeća i vozila. Motornim prometom u atmosferu se unose brojne nečistoće: ugljikovodici nepoznatog sastava, benzo (a) piren, ugljikov dioksid, sumporni i dušikovi spojevi, olovo, ugljikov monoksid.

Atmosfera se sastoji od mješavine niza plinova - zraka, u kojoj su suspendirane koloidne nečistoće - prašina, kapljice, kristali itd. Sastav atmosferskog zraka malo se mijenja s visinom. No, počevši od visine od oko 100 km, uz molekularni kisik i dušik, kao rezultat disocijacije molekula pojavljuje se i atomski kisik, te počinje gravitacijsko razdvajanje plinova. Iznad 300 km u atmosferi prevladava atomski kisik, iznad 1000 km - helij, a zatim atomski vodik. Tlak i gustoća atmosfere opadaju s visinom; oko polovice ukupne mase atmosfere koncentrirano je u donjih 5 km, 9/10 - u donjih 20 km i 99,5% - u donjih 80 km. Na visinama od oko 750 km gustoća zraka pada na 10-10 g/m3 (dok na Zemljina površina iznosi oko 103 g/m3), no i ovako niska gustoća ipak je dovoljna za pojavu aurore. Atmosfera nema oštru gornju granicu; gustoća njegovih sastavnih plinova

Sastav atmosferskog zraka koji svatko od nas udiše uključuje nekoliko plinova, od kojih su glavni: dušik (78,09%), kisik (20,95%), vodik (0,01%) ugljični dioksid (ugljični dioksid) (0,03%) i inertni plinovi (0,93%). Osim toga, u zraku uvijek postoji određena količina vodene pare, čija se količina uvijek mijenja s temperaturom: što je temperatura viša, to je veći sadržaj pare i obrnuto. Zbog kolebanja količine vodene pare u zraku promjenjiv je i postotak plinova u njemu. Svi plinovi u zraku su bez boje i mirisa. Težina zraka varira ne samo ovisno o temperaturi, već i o sadržaju vodene pare u njemu. Pri istoj temperaturi težina suhog zraka veća je od težine vlažnog zraka jer vodena para je puno lakša od zračne pare.

Tablica prikazuje plinski sastav atmosfere u volumetrijskom omjeru mase, kao i životni vijek glavnih komponenti:

Svojstva plinova koji čine atmosferski zrak mijenjaju se pod pritiskom.

Na primjer: kisik pod tlakom većim od 2 atmosfere ima toksični učinak na tijelo.

Dušik pod tlakom preko 5 atmosfera djeluje narkotično (trovanje dušikom). Brzo izdizanje iz dubine uzrokuje dekompresijsku bolest zbog brzog oslobađanja mjehurića dušika iz krvi, kao da je pjeni.

Povećanje ugljičnog dioksida za više od 3% u respiratornoj smjesi uzrokuje smrt.

Svaka komponenta koja je dio zraka, s povećanjem tlaka do određenih granica, postaje otrov koji može otrovati tijelo.

Studije plinskog sastava atmosfere. atmosferska kemija

Za povijest brzog razvoja relativno mlade grane znanosti zvane atmosferska kemija, najprikladniji je izraz "spurt" (bacanje) koji se koristi u brzim sportovima. Pucanj iz startnog pištolja, možda, bila su dva članka objavljena početkom 1970-ih. Bavili su se mogućim uništavanjem stratosferskog ozona dušikovim oksidima - NO i NO 2 . Prvi je pripadao budućnosti nobelovac, a potom i djelatniku Stockholmskog sveučilišta P. Krutzenu, koji je smatrao da je vjerojatni izvor dušikovih oksida u stratosferi prirodni dušikov oksid N 2 O koji se raspada pod djelovanjem sunčeve svjetlosti. Autor drugog članka, kemičar sa kalifornijskog sveučilišta Berkeley G. Johnston, sugerirao je da se dušikovi oksidi pojavljuju u stratosferi kao rezultat ljudske aktivnosti, naime iz emisija produkata izgaranja iz mlaznih motora na velikim visinama. zrakoplov.

Naravno, gornje hipoteze nisu nastale od nule. Omjer po barem glavne komponente u atmosferskom zraku - molekule dušika, kisika, vodene pare itd. - bile su poznate mnogo ranije. Već u drugoj polovici XIX stoljeća. u Europi su izvršena mjerenja koncentracije ozona u površinskom zraku. Tridesetih godina prošlog stoljeća engleski znanstvenik S. Chapman otkrio je mehanizam nastanka ozona u čisto kisikovoj atmosferi, ukazujući na skup međudjelovanja atoma i molekula kisika, kao i ozona u odsutnosti bilo koje druge komponente zraka. Međutim, kasnih 1950-ih meteorološka raketna mjerenja pokazala su da u stratosferi ima puno manje ozona nego što bi trebalo biti prema Chapmanovu reakcijskom ciklusu. Iako ovaj mehanizam ostaje temeljan do danas, postalo je jasno da postoje i neki drugi procesi koji su također aktivno uključeni u stvaranje atmosferskog ozona.

Vrijedno je spomenuti da su do početka 1970-ih saznanja u području atmosferske kemije uglavnom stečena zahvaljujući naporima pojedinih znanstvenika, čija istraživanja nisu bila objedinjena nikakvim društveno značajnim konceptom i najčešće su bila čisto akademska. Još jedna stvar je rad Johnstona: prema njegovim proračunima, 500 zrakoplova, koji lete 7 sati dnevno, mogli bi smanjiti količinu stratosferskog ozona za najmanje 10%! A da su te ocjene pravedne, onda bi problem odmah postao socio-ekonomski, jer bi u tom slučaju svi programi razvoja nadzvučne transportne avijacije i prateće infrastrukture morali proći značajnu prilagodbu, a možda i zatvaranje. Osim toga, tada se prvi put doista postavilo pitanje da bi antropogena aktivnost mogla izazvati ne lokalnu, nego globalnu kataklizmu. Naravno, u sadašnjoj situaciji, teoriji je bila potrebna vrlo oštra, au isto vrijeme i brza provjera.

Podsjetimo se da je bit gornje hipoteze bila da dušikov oksid reagira s ozonom NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, zatim dušikov dioksid nastao u ovoj reakciji reagira s atomom kisika NO 2 + O ® NO + O 2, čime se ponovno uspostavlja prisutnost NO u atmosferi, dok se molekula ozona nepovratno gubi. U ovom slučaju, takav par reakcija, koji čini dušikov katalitički ciklus razaranja ozona, ponavlja se sve dok bilo koji kemijski ili fizički proces ne dovede do uklanjanja dušikovih oksida iz atmosfere. Tako se, na primjer, NO 2 oksidira u dušičnu kiselinu HNO 3, koja je vrlo topiva u vodi, pa se stoga uklanja iz atmosfere oblacima i oborinama. Katalitički ciklus dušika vrlo je učinkovit: jedna molekula NO uspijeva uništiti desetke tisuća molekula ozona tijekom svog boravka u atmosferi.

Ali, kao što znate, nevolja ne dolazi sama. Ubrzo su stručnjaci s američkih sveučilišta - Michigan (R. Stolyarsky i R. Cicerone) i Harvard (S. Wofsi i M. McElroy) - otkrili da bi ozon mogao imati još nemilosrdnijeg neprijatelja - spojeve klora. Prema njihovim procjenama, klorni katalitički ciklus razaranja ozona (reakcije Cl + O 3 ® ClO + O 2 i ClO + O ® Cl + O 2) bio je nekoliko puta učinkovitiji od dušikovog. Jedini razlog za oprezni optimizam bila je činjenica da je količina prirodno prisutnog klora u atmosferi relativno mala, što znači da ukupni učinak njegovog utjecaja na ozon možda i nije prejak. No, situacija se dramatično promijenila kada su 1974. djelatnici Kalifornijskog sveučilišta u Irvineu, S. Rowland i M. Molina, otkrili da su izvor klora u stratosferi klorofluorougljikovodični spojevi (CFC), koji se naširoko koriste u rashladnim uređajima. jedinice, pakiranja aerosola itd. Budući da nisu zapaljive, neotrovne i kemijski pasivne, te se tvari uzlaznim zračnim strujama polako prenose s površine zemlje u stratosferu, gdje se njihove molekule uništavaju sunčevom svjetlošću, što rezultira oslobađanjem slobodnih atoma klora. industrijska proizvodnja CFC-i, koji su započeli 1930-ih, i njihove emisije u atmosferu u stalnom su porastu u svim sljedećim godinama, posebice u 70-im i 80-im godinama. Dakle, unutar vrlo kratki raspon teoretičari su identificirali dva problema atmosferske kemije zbog intenzivnog antropogenog onečišćenja.

Međutim, kako bi se testirala održivost predloženih hipoteza, bilo je potrebno obaviti mnoge zadatke.

Prvo, proširiti laboratorijska istraživanja, tijekom kojeg bi bilo moguće odrediti ili precizirati brzine fotokemijskih reakcija između različitih komponenti atmosferskog zraka. Mora se reći da su vrlo oskudni podaci o tim brzinama koji su tada postojali također imali prilično (do nekoliko stotina posto) pogrešaka. Osim toga, uvjeti pod kojima su mjerenja vršena, u pravilu, nisu mnogo odgovarali stvarnosti atmosfere, što je ozbiljno pogoršalo pogrešku, budući da je intenzitet većine reakcija ovisio o temperaturi, a ponekad i o tlaku ili atmosferskom zraku. gustoća.

Drugo, intenzivno proučava radijacijsko-optička svojstva niza malih atmosferskih plinova u laboratorijskim uvjetima. Molekule značajnog broja komponenti atmosferskog zraka uništavaju se ultraljubičastim zračenjem Sunca (u reakcijama fotolize), među kojima su ne samo gore spomenuti CFC-i, već i molekularni kisik, ozon, dušikovi oksidi i mnogi drugi. Stoga su procjene parametara svake reakcije fotolize bile jednako potrebne i važne za ispravnu reprodukciju atmosferskih uvjeta. kemijski procesi, kao i brzine reakcija između različitih molekula.