Zrak je mešanica plinov, ki obdaja Zemljo in tvori njeno atmosfero. Zrak je neviden, brez okusa in običajno brez vonja. Zrak ima težo, lahko ga razširimo ali stisnemo in pri ekstremnih nizke temperature lahko utekočinjen ali celo trdna. Zrak v gibanju imenujemo veter. Ima moč vrteti mline na veter in premikati ladje po morju.

Sestava zraka je precej zapletena, čeprav sta njegovi glavni sestavini dušik - približno 78% in kisik - približno 21%. Zrak vsebuje tudi argon, ogljikov dioksid, vodno paro, neon, helij, metan, kripton in ozon.

Kisik v zraku je ključnega pomena za vse kopenske živali in rastline. Živali in rastline z dihanjem sprejemajo kisik in ga uporabljajo za pridobivanje energije iz hrane in sproščanje ogljikovega dioksida. Ogljikov dioksid rastline uporabljajo za fotosintezo, med katero rastline pridobivajo energijo in sproščajo kisik.

Ogljikov dioksid predstavlja le 0,03 % prostornine zraka. Nastaja ne samo v procesu zgorevanja, ampak tudi zgorevanja, pa tudi razgradnje organskih snovi.

Zrak vsebuje tudi vodo v plinastem stanju. Odstotek vode v zraku se imenuje vlažnost. Vlažnost se lahko razlikuje glede na nadmorsko višino in temperaturo.

Zrak običajno vsebuje tudi veliko drobnih delcev, kot so vulkanski prah, cvetni prah, spore plesni in alg, bakterije, saje in prah. Prašne delce je na primer mogoče videti v soncu obsijanem prostoru. Posledica sipanja sončne svetlobe je obarvanje Sonca med sončnim vzhodom in zahodom.

Zrak ima gostoto in tlak. Na gladini morja je gostota ozračja približno 1,3 kg/m3. Atmosferski tlak na morski gladini je 101,3 kPa. Ta tlak je "ena atmosfera" - enota tlaka, na primer v avtomobilskih pnevmatikah. Z naraščanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje. Na višini 6 km je zračni tlak že 2-krat manjši (približno 50 kPa). Zračni tlak se meri s posebno napravo - barometrom.

Stisnjen zrak se že dolgo uporablja na različnih področjih, na primer za delovanje udarnih kladiv, dvigalk, vitlov, strojev za oblikovanje, kovičarjev, medicinskih instrumentov. Prav tako se stisnjen zrak uporablja v strojih za peskanje za čiščenje delov, pa tudi za vrtanje stekla, kovine in betona. Že v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja je prvi vozilo na zračni blazini, ki se giblje po plasti generiranega stisnjenega zraka.

Rezervirajmo takoj, dušik v zraku traja večina vendar, kemična sestava preostali delež je zelo zanimiv in pester. Na kratko, seznam glavnih elementov je naslednji.

Vendar pa bomo podali tudi nekaj pojasnil o funkcijah teh kemičnih elementov.

1. Dušik

Vsebnost dušika v zraku je 78% po prostornini in 75% po masi, kar pomeni, da ta element prevladuje v ozračju, ima naziv enega najpogostejših na Zemlji, poleg tega pa ga najdemo zunaj človeškega bivališča. cona - na Uranu, Neptunu in v medzvezdnih prostorih. Torej, koliko dušika je v zraku, smo že ugotovili, ostaja vprašanje o njegovi funkciji. Dušik je nujen za obstoj živih bitij, je del:

• beljakovine;
• amino kisline;
• nukleinska kislina;
• klorofil;
• hemoglobin itd.

V povprečju je približno 2 % žive celice samo atomov dušika, kar pojasnjuje, zakaj je v zraku toliko dušika kot odstotek prostornine in mase.
Dušik je tudi eden od inertnih plinov, pridobljenih iz atmosferskega zraka. Iz njega se sintetizira amoniak, ki se uporablja za hlajenje in za druge namene.

2. Kisik

Vsebnost kisika v zraku je eno najbolj priljubljenih vprašanj. Ohranjamo spletko, pojdimo na eno stran Zanimivost: kisik je bil odkrit dvakrat - leta 1771 in 1774, vendar je zaradi razlike v objavah odkritja zasluge za odkritje elementa pripadel angleškemu kemiku Josephu Priestleyju, ki je kisik dejansko izoliral drugič. Delež kisika v zraku torej niha okoli 21% prostornine in 23% mase. Ta dva plina skupaj z dušikom tvorita 99 % zemeljskega zraka. Vendar je odstotek kisika v zraku manjši od dušika, pa kljub temu nimamo težav z dihanjem. Dejstvo je, da je količina kisika v zraku optimalno izračunana prav za normalno dihanje, v čista oblika ta plin deluje na telo kot strup, povzroča težave pri delu živčni sistem, odpovedi dihanja in krvnega obtoka. Hkrati pa pomanjkanje kisika negativno vpliva tudi na zdravje, saj povzroča pomanjkanje kisika in vse s tem povezano neprijetni simptomi. Torej, koliko kisika je v zraku, toliko je potrebno za zdravo polno dihanje.

3. Argon

Argon v zraku zaseda tretje mesto, nima vonja, barve in okusa. smiselno biološko vlogo ta plin ni identificiran, ima pa narkotičen učinek in velja celo za doping. Argon, pridobljen iz atmosfere, se uporablja v industriji, medicini, za ustvarjanje umetne atmosfere, kemično sintezo, gašenje požarov, ustvarjanje laserjev itd.

4. Ogljikov dioksid

Ogljikov dioksid sestavlja atmosfero Venere in Marsa, njegov odstotek v zemeljskem zraku je precej manjši. Hkrati je v oceanu ogromno ogljikovega dioksida, ki ga redno dovajajo vsi dihajoči organizmi in se oddaja zaradi dela industrije. V življenju ljudi se ogljikov dioksid uporablja pri gašenju požarov, živilski industriji kot plin in kot prehransko dopolnilo E290 - konzervans in pecilni prašek. V trdni obliki je ogljikov dioksid eno najbolj znanih hladilnih sredstev s suhim ledom.

5. Neon

Ista skrivnostna svetloba disko luči, svetli napisi in moderni žarometi uporabljajo peto najpogostejše kemični element, ki ga vdihuje tudi človek – neon. Tako kot mnogi inertni plini ima tudi neon pri določenem tlaku na človeka narkotičen učinek, vendar se prav ta plin uporablja pri pripravi potapljačev in drugih ljudi, ki delajo pod visok krvni pritisk. Prav tako se mešanice neon-helij uporabljajo v medicini za bolezni dihal, sam neon se uporablja za hlajenje, pri izdelavi signalnih luči in istih neonskih svetilk. Vendar v nasprotju s stereotipom neonska svetloba ni modra, ampak rdeča. Vse druge barve dajejo svetilke z drugimi plini.

6. Metan

Metan in zrak imata zelo starodavna zgodovina: v primarni atmosferi, še pred pojavom človeka, je bil metan v veliko večjih količinah. Zdaj ta plin, pridobljen in uporabljen kot gorivo in surovina v proizvodnji, ni tako razširjen v ozračju, vendar se še vedno izpušča iz Zemlje. Sodobne raziskave ugotavljajo vlogo metana pri dihanju in življenju človeškega telesa, vendar o tem še ni verodostojnih podatkov.

7. Helij

Če pogledamo, koliko helija je v zraku, bo vsak razumel, da ta plin ni eden najpomembnejših po pomembnosti. Dejansko je težko definirati biološki pomen ta plin. Če ne štejemo smešnega popačenja glasu pri vdihavanju helija iz balona 🙂 Vendar se helij pogosto uporablja v industriji: v metalurgiji, prehrambeni industriji, za polnjenje balonov in meteoroloških sond, v laserjih, jedrskih reaktorjih itd.

8. Kripton

Ne govorimo o rojstnem kraju Supermana 🙂 Kripton je inerten plin, ki je trikrat težji od zraka, kemično inerten, pridobljen iz zraka, uporablja se v žarnicah z žarilno nitko, laserjih in se še vedno aktivno preučuje. Od zanimivih lastnosti kriptona je treba omeniti, da ima pri tlaku 3,5 atmosfere na človeka narkotičen učinek, pri 6 atmosferah pa pridobi oster vonj.

9. Vodik

Vodik v zraku zavzema 0,00005% prostornine in 0,00008% mase, hkrati pa je najpogostejši element v vesolju. O njegovi zgodovini, proizvodnji in uporabi je povsem mogoče napisati ločen članek, zato se bomo zdaj omejili na majhen seznam industrij: kemična, goriva, prehrambena industrija, letalstvo, meteorologija, elektroenergetika.

10. Ksenon

Slednji je v sestavi zraka, ki je prvotno veljal le za primes kriptona. Njegovo ime je prevedeno kot "tujec", odstotek vsebine tako na Zemlji kot zunaj nje pa je minimalen, kar je povzročilo visoke stroške. Zdaj je ksenon bistven: proizvodnja močnih in impulznih svetlobnih virov, diagnostika in anestezija v medicini, motorji vesoljskih plovil, raketno gorivo. Poleg tega ksenon ob vdihavanju občutno zniža glas (nasprotni učinek helija), v zadnjem času pa je vdihavanje tega plina dodano na seznam dopinga.

Zrak vročega, sončnega juga in ostrega, hladnega severa vsebujeta enako količino kisika.

En liter zraka vedno vsebuje 210 kubičnih centimetrov kisika, kar je 21 prostorninskih odstotkov.

Največ dušika je v zraku - vsebuje ga liter 780 kubičnih centimetrov oziroma 78 prostorninskih odstotkov. V zraku je tudi majhna količina inertnih plinov. Te pline imenujemo inertni, ker se skoraj nikoli ne spajajo z drugimi elementi.

Od inertnih plinov je v zraku največ argona – na liter ga je približno 9 kubičnih centimetrov. Neon je v zraku v veliko manjših količinah: v litru zraka ga je 0,02 kubičnega centimetra. Še manj helija - le 0,005 kubičnih centimetrov. Kriptona je 5-krat manj kot helija - 0,001 kubičnih centimetrov in zelo malo ksenona - 0,00008 kubičnih centimetrov.

Sestava zraka vključuje tudi plinaste kemične spojine, na primer ogljikov dioksid ali ogljikov dioksid (CO 2). Količina ogljikov dioksid v zraku se giblje od 0,3 do 0,4 kubičnih centimetrov na liter. Spremenljiva je tudi vsebnost vodne pare v zraku. V suhem in vročem vremenu jih je manj, v deževnem pa več.

Sestavo zraka lahko izrazimo tudi v masnih odstotkih. Če poznate težo 1 litra zraka in specifično težo vsakega plina, vključenega v njegovo sestavo, je enostavno preklopiti z volumetričnih vrednosti na vrednosti teže. Dušik v zraku vsebuje približno 75,5, kisik - 23,1, argon - 1,3 in ogljikov dioksid (ogljikov dioksid) - 0,04 utežnega odstotka.

Razliko med masnimi in volumskimi odstotki je mogoče pojasniti z različnimi specifičnimi težami dušika, kisika, argona in ogljikovega dioksida.

Kisik na primer zlahka oksidira baker pri visoka temperatura. Če torej zrak spustimo skozi cev, napolnjeno z vročimi bakrenimi ostružki, potem, ko zapusti cev, ne bo vseboval kisika. Fosfor lahko tudi odstrani kisik iz zraka. Med zgorevanjem se fosfor nestrpno povezuje s kisikom in tvori fosforjev anhidrid (P 2 O 5).

Sestavo zraka je leta 1775 določil Lavoisier.

S segrevanjem majhne količine kovinskega živega srebra v stekleni retorti je Lavoisier spravil ozek konec retorte pod stekleno kapico, ki je bila prevrnjena v posodo, napolnjeno z živim srebrom. Ta izkušnja je trajala dvanajst dni. Živo srebro v retorti, segreto skoraj do vrelišča, je postajalo vedno bolj prekrito z rdečim oksidom. Hkrati se je nivo živega srebra v prevrnjenem pokrovčku začel opazno dvigovati nad nivo živega srebra v posodi s pokrovčkom. Živo srebro v retorti, ki je oksidiralo, jemalo vedno več kisika iz zraka, tlak v retorti in pokrovu je padel in namesto porabljenega kisika je bilo v pokrov vsesano živo srebro.

Ko je bil porabljen ves kisik in se je oksidacija živega srebra ustavila, se je ustavilo tudi sesanje živega srebra v zvon. Izmerili smo prostornino živega srebra v pokrovčku. Izkazalo se je, da je V 5 del skupne prostornine pokrova in retorte.

Plin, ki je ostal v pokrovu in retorti, ni podpiral zgorevanja in življenja. Ta del zraka, ki je zasedal skoraj 4/6 prostornine, je bil imenovan dušik.

Natančnejši poskusi ob koncu 18. stoletja so pokazali, da zrak vsebuje 21 volumskih odstotkov kisika in 79 volumskih odstotkov dušika.

In šele konec 19. stoletja je postalo znano, da so argon, helij in drugi inertni plini del zraka.

Podano v tabeli. 1.1 Sestava atmosferskega zraka se v zaprtih prostorih spreminja na različne načine. Prvič, spremeni se odstotek posameznih obveznih sestavin, drugič pa se pojavijo dodatne, neznačilne sestavine. čisti zrak nečistoče. V tem odstavku bomo razpravljali o spremembah sestave plina in njegovih dopustnih odstopanjih od normale.

Najpomembnejša plina za človeško življenje sta kisik in ogljikov dioksid, ki sodelujeta pri izmenjavi plinov človeka z okolju. Ta izmenjava plinov poteka predvsem v človeških pljučih med dihanjem. Izmenjava plinov, ki poteka skozi površino kože, je približno 100-krat manjša kot skozi pljuča, saj je površina telesa odraslega približno 1,75 m2, površina pljučnih mešičkov pa približno 200 m2. Proces dihanja spremlja tvorba toplote v človeškem telesu v količini od 4,69 do 5,047 (povprečno 4,879) kcal na 1 liter absorbiranega kisika (prehaja v ogljikov dioksid). Upoštevati je treba, da se absorbira le majhen del kisika, ki ga vsebuje vdihani zrak (približno 20%). Torej, če je v atmosferskem zraku približno 21% kisika, potem bo v zraku, ki ga izdihne oseba, približno 17%. Običajno je količina izdihanega ogljikovega dioksida manjša od količine prejetega kisika. Razmerje med količino ogljikovega dioksida, ki ga oddaja oseba, in absorbiranega kisika se imenuje respiratorni koeficient (RC), ki se običajno giblje od 0,71 do 1. Vendar, če je oseba v stanju velikega razburjenja ali opravlja zelo težko delo , je DC lahko celo večji od ena.

Količina kisika, potrebna za vzdrževanje normalne življenjske aktivnosti osebe, je v veliki meri odvisna od intenzivnosti dela, ki ga opravlja, in je določena s stopnjo živčne in mišične napetosti. Asimilacija kisika s krvjo se najbolje pojavi pri parcialnem tlaku približno 160 mm Hg. Art., da pri zračni tlak 760 mmHg Umetnost. ustreza normalnemu odstotku kisika v atmosferskem zraku, to je 21 %.

Zaradi sposobnosti prilagajanja človeškega telesa je normalno dihanje mogoče opaziti tudi pri manjših količinah kisika.

Če pride do zmanjšanja vsebnosti kisika v zraku zaradi inertnih plinov (na primer dušika), je možno znatno zmanjšanje količine kisika - do 12%.

Vendar pa v zaprtih prostorih zmanjšanje vsebnosti kisika ne spremlja povečanje koncentracije inertnih plinov, temveč kopičenje ogljikovega dioksida. V teh pogojih bi morala biti najvišja dovoljena minimalna vsebnost kisika v zraku precej višja. Običajno se kot norma za to koncentracijo vzame vsebnost kisika, ki je enaka 17 volumskih odstotkov. Na splošno v zaprtih prostorih odstotek kisika nikoli ne pade na to raven, saj koncentracija ogljikovega dioksida doseže mejno vrednost veliko prej. Zato je praktično bolj pomembno določiti najvišje dovoljene norme za vsebnost ne kisika, ampak ogljikovega dioksida v zaprtih prostorih.

Ogljikov dioksid CO2 je brezbarven plin z rahlim kislim okusom in vonjem; je 1,52-krat težji od zraka, rahlo strupen. Kopičenje ogljikovega dioksida v zraku v zaprtih prostorih povzroča glavobole, omotico, šibkost, izgubo občutka in celo izgubo zavesti.

Menijo, da je v atmosferskem zraku količina ogljikovega dioksida 0,03% prostornine. To velja za podeželska območja. V zraku velikih industrijskih središč je njegova vsebnost običajno višja. Za izračune se vzame koncentracija 0,04%. Zrak, ki ga človek izdihne, vsebuje približno 4 % ogljikovega dioksida.

Brez kakršnih koli škodljivih posledic za človeško telo lahko v zraku v zaprtih prostorih prenesemo koncentracije ogljikovega dioksida, veliko višje od 0,04%.

Vrednost najvišje dovoljene koncentracije ogljikovega dioksida je odvisna od dolžine bivanja ljudi v določenem zaprtem prostoru in od vrste njihovega poklica. Na primer za zaklonišča pod tlakom, ko jih postavite vanje zdravi ljudje za obdobje največ 8 ur se lahko kot največja dovoljena koncentracija CO2 vzame norma 2%. S kratkim bivanjem ljudi se lahko ta stopnja poveča. Možnost, da je človek v okolju z povišane koncentracije ogljikov dioksid je zaradi sposobnosti Človeško telo prilagajati različnim razmeram. Pri koncentraciji CO2, višji od 1 %, človek začne vdihavati bistveno več zraka. Torej, pri koncentraciji CO2 3 % se dihanje podvoji tudi v mirovanju, kar samo po sebi ne povzroča opaznih negativne posledice z relativno kratkim bivanjem v takem zraku osebe. Če človek ostane v prostoru s 3% koncentracijo CO2 dovolj dolgo (3 ali več dni), mu grozi izguba zavesti.

Pri dolgotrajnem zadrževanju ljudi v zaprtih prostorih in pri opravljanju takšnih ali drugačnih del mora biti vrednost največje dovoljene koncentracije ogljikovega dioksida bistveno nižja od 2 %. Lahko niha od 0,1 do 1 %. Vsebnost ogljikovega dioksida 0,1% se lahko šteje za sprejemljivo tudi za običajne prostore brez tlaka v zgradbah in objektih za različne namene. Nižjo koncentracijo ogljikovega dioksida (reda 0,07-0,08) je treba predpisati samo za prostore zdravstvenih in otroških ustanov.

Kot bo razvidno iz naslednjega, so zahteve glede vsebnosti ogljikovega dioksida v zraku prostorov talnih zgradb običajno zlahka izpolnjene, če so viri njegovega sproščanja ljudje. Sicer vprašanje, kdaj se ogljikov dioksid kopiči v industrijski prostori kot posledica nekaterih tehnološki procesi ki se pojavljajo na primer v kvasu, pivovarnah, obratih za hidrolizo. V tem primeru se kot največja dovoljena koncentracija ogljikovega dioksida vzame 0,5%.

Sestava plina atmosferski zrak

Plinska sestava zraka, ki ga dihamo, je sestavljena iz 78 % dušika, 21 % kisika in 1 % drugih plinov. Toda v ozračju velikih industrijskih mest je to razmerje pogosto kršeno. Pomemben delež predstavljajo škodljive nečistoče, ki jih povzročajo emisije iz podjetij in vozil. Motorni promet prinaša v ozračje številne nečistoče: ogljikovodike neznane sestave, benzo (a) piren, ogljikov dioksid, žveplove in dušikove spojine, svinec, ogljikov monoksid.

Ozračje je sestavljeno iz mešanice številnih plinov - zraka, v katerem so suspendirane koloidne nečistoče - prah, kapljice, kristali itd. Sestava atmosferskega zraka se z višino malo spreminja. Vendar pa se z višine približno 100 km poleg molekularnega kisika in dušika pojavi tudi atomski kisik kot posledica disociacije molekul in začne se gravitacijsko ločevanje plinov. Nad 300 km v ozračju prevladuje atomski kisik, nad 1000 km - helij in nato atomski vodik. Tlak in gostota atmosfere padata z višino; približno polovica celotne mase ozračja je koncentrirana v spodnjih 5 km, 9/10 - v spodnjih 20 km in 99,5% - v spodnjih 80 km. Na nadmorski višini okoli 750 km gostota zraka pade na 10–10 g/m3 (pri zemeljsko površje je približno 103 g/m3), vendar je tudi tako nizka gostota še vedno dovolj za nastanek aurore. Atmosfera nima ostre zgornje meje; gostota njegovih sestavnih plinov

Sestava atmosferskega zraka, ki ga vsak od nas diha, vključuje več plinov, od katerih so glavni: dušik (78,09%), kisik (20,95%), vodik (0,01%), ogljikov dioksid (ogljikov dioksid) (0,03%) in inertni plini (0,93%). Poleg tega je v zraku vedno določena količina vodne pare, katere količina se vedno spreminja s temperaturo: višja kot je temperatura, večja je vsebnost pare in obratno. Zaradi nihanja količine vodne pare v zraku je spremenljiv tudi odstotek plinov v njem. Vsi plini v zraku so brez barve in vonja. Teža zraka se spreminja ne le glede na temperaturo, ampak tudi glede na vsebnost vodne pare v njem. Pri enaki temperaturi je teža suhega zraka večja od teže vlažnega zraka, ker vodna para je veliko lažja od zračne pare.

Tabela prikazuje plinsko sestavo ozračja v volumetričnem masnem razmerju in življenjsko dobo glavnih komponent:

Lastnosti plinov, ki sestavljajo atmosferski zrak, se spreminjajo pod pritiskom.

Na primer: kisik pod pritiskom več kot 2 atmosferi ima toksičen učinek na telo.

Dušik pod pritiskom nad 5 atmosfer ima narkotičen učinek (zastrupitev z dušikom). Hiter dvig iz globine povzroči dekompresijsko bolezen zaradi hitrega sproščanja dušikovih mehurčkov iz krvi, kot da bi jo penili.

Povečanje ogljikovega dioksida za več kot 3 % v dihalni mešanici povzroči smrt.

Vsaka komponenta, ki je del zraka, s povečanjem tlaka do določenih meja postane strup, ki lahko zastrupi telo.

Študije plinske sestave ozračja. atmosferska kemija

Za zgodovino hitrega razvoja razmeroma mlade veje znanosti, imenovane atmosferska kemija, je najbolj primeren izraz "spurt" (met), ki se uporablja v hitrih športih. Strel iz štartne pištole sta morda bila dva članka, objavljena v zgodnjih sedemdesetih letih. Ukvarjali so se z možnim uničenjem stratosferskega ozona z dušikovimi oksidi – NO in NO 2 . Prvi je pripadal prihodnosti Nobelov nagrajenec, nato pa uslužbencu univerze v Stockholmu P. Krutzenu, ki je menil, da je verjeten vir dušikovih oksidov v stratosferi naravno prisoten dušikov oksid N 2 O, ki razpada pod vplivom sončne svetlobe. Avtor drugega članka, kemik s kalifornijske univerze Berkeley G. Johnston, je predlagal, da se dušikovi oksidi pojavljajo v stratosferi kot posledica človekove dejavnosti, in sicer iz emisij produktov izgorevanja iz reaktivnih motorjev na visoki nadmorski višini. letalo.

Seveda zgornje hipoteze niso nastale iz nič. Razmerje po vsaj glavne sestavine atmosferskega zraka - molekule dušika, kisika, vodne pare itd. - so bile znane že veliko prej. Že v drugi polovici XIX. v Evropi so bile opravljene meritve koncentracije ozona v površinskem zraku. V tridesetih letih 20. stoletja je angleški znanstvenik S. Chapman odkril mehanizem nastajanja ozona v čisto kisikovi atmosferi, kar kaže na niz interakcij atomov in molekul kisika ter ozona v odsotnosti kakršnih koli drugih komponent zraka. Vendar pa so v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja meteorološke raketne meritve pokazale, da je v stratosferi veliko manj ozona, kot bi ga moralo biti po Chapmanovem reakcijskem ciklu. Čeprav ta mehanizem še danes ostaja temeljnega pomena, je postalo jasno, da obstajajo še nekateri drugi procesi, ki prav tako aktivno sodelujejo pri nastajanju atmosferskega ozona.

Omeniti velja, da je bilo do začetka sedemdesetih let prejšnjega stoletja znanje na področju atmosferske kemije pridobljeno predvsem zahvaljujoč prizadevanjem posameznih znanstvenikov, katerih raziskave niso bile združene z nobenim družbeno pomembnim konceptom in so bile najpogosteje zgolj akademske. Druga stvar je delo Johnstona: po njegovih izračunih bi lahko 500 letal, ki letijo 7 ur na dan, zmanjšalo količino stratosferskega ozona za vsaj 10%! In če bi bile te ocene poštene, bi problem takoj postal socialno-ekonomski, saj bi morali v tem primeru vse programe razvoja nadzvočnega transportnega letalstva in z njim povezane infrastrukture bistveno prilagoditi, morda celo zapreti. Poleg tega se je takrat prvič zares pojavilo vprašanje, da lahko antropogena dejavnost povzroči ne lokalno, ampak globalno kataklizmo. Seveda je v trenutnih razmerah teorija potrebovala zelo trdo in hkrati hitro preverjanje.

Spomnimo se, da je bistvo zgornje hipoteze bilo, da dušikov oksid reagira z ozonom NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, nato pa dušikov dioksid, ki nastane v tej reakciji, reagira z atomom kisika NO 2 + O ® NO + O 2, s tem se ponovno vzpostavi prisotnost NO v ozračju, medtem ko se molekula ozona nepovratno izgubi. V tem primeru se tak par reakcij, ki sestavljajo dušikov katalitični cikel uničenja ozona, ponavlja, dokler kakršen koli kemični ali fizikalni proces ne vodi do odstranitve dušikovih oksidov iz ozračja. Tako se na primer NO 2 oksidira v dušikovo kislino HNO 3, ki je zelo topna v vodi, zato se iz ozračja odstrani z oblaki in padavinami. Dušikov katalitični cikel je zelo učinkovit: ena molekula NO uspe med svojim bivanjem v ozračju uničiti več deset tisoč molekul ozona.

Toda, kot veste, težave ne pridejo same. Kmalu so strokovnjaki z ameriških univerz - Michigan (R. Stolyarsky in R. Cicerone) in Harvard (S. Wofsi in M. McElroy) - odkrili, da ima lahko ozon še bolj neusmiljenega sovražnika - klorove spojine. Po njihovih ocenah je bil klorov katalitski cikel razgradnje ozona (reakcije Cl + O 3 ® ClO + O 2 in ClO + O ® Cl + O 2) nekajkrat učinkovitejši od dušikovega. Edini razlog za previden optimizem je bil, da je količina naravno prisotnega klora v ozračju razmeroma majhna, kar pomeni, da skupni učinek njegovega vpliva na ozon morda ni premočan. Situacija pa se je dramatično spremenila, ko sta leta 1974 zaposlena na kalifornijski univerzi v Irvinu S. Rowland in M. Molina ugotovila, da so vir klora v stratosferi klorofluoroogljikovodične spojine (CFC), ki se pogosto uporabljajo v hlajenju. enote, aerosolna pakiranja itd. Ker so negorljive, nestrupene in kemično pasivne, se te snovi počasi prenašajo z dvigajočimi se zračnimi tokovi z zemeljskega površja v stratosfero, kjer sončna svetloba uniči njihove molekule, kar povzroči sproščanje prostih atomov klora. industrijske proizvodnje CFC, ki se je začel v tridesetih letih prejšnjega stoletja, in njihove emisije v ozračje so vsa naslednja leta, predvsem v 70. in 80. letih, vztrajno naraščale. Tako znotraj zelo kratek razpon Takrat so teoretiki identificirali dva problema atmosferske kemije zaradi intenzivnega antropogenega onesnaževanja.

Vendar pa je bilo za preizkušanje izvedljivosti predlaganih hipotez potrebno opraviti veliko nalog.

Prvič, razširiti laboratorijske raziskave, med katerim bi bilo mogoče določiti ali izboljšati hitrosti fotokemičnih reakcij med različnimi komponentami atmosferskega zraka. Povedati je treba, da so imeli zelo skromni podatki o teh hitrostih, ki so obstajali v tistem času, tudi precej (do nekaj sto odstotkov) napak. Poleg tega pogoji, v katerih so bile opravljene meritve, praviloma niso preveč ustrezali realnostim ozračja, kar je resno poslabšalo napako, saj je bila intenzivnost večine reakcij odvisna od temperature, včasih pa tudi od tlaka ali atmosferskega zraka. gostota.

Drugič, intenzivno proučuje sevalno-optične lastnosti številnih majhnih atmosferskih plinov v laboratorijske razmere. Ultravijolično sevanje Sonca (v reakcijah fotolize) uniči molekule znatnega števila komponent atmosferskega zraka, med njimi niso le zgoraj omenjeni freoni, temveč tudi molekularni kisik, ozon, dušikovi oksidi in mnogi drugi. Zato so bile ocene parametrov posamezne reakcije fotolize prav tako potrebne in pomembne za pravilno reprodukcijo atmosferskih razmer. kemični procesi, kot tudi hitrosti reakcij med različnimi molekulami.