Odnos gasova u zemljinom vazduhu naveden u tabeli je tipičan za njene niže slojeve, do visine od 120 km. U ovim regijama leži savršeno izmiješana, homogena regija koja se zove homosfera. Iznad homosfere leži heterosfera, koju karakteriše razlaganje molekula gasa na atome i ione.

Regije su međusobno odvojene turbopauzom.

Hemijska reakcija u kojoj se pod dejstvom sunčevog i kosmičkog zračenja molekule razlažu na atome naziva se fotodisocijacija. Prilikom raspada molekularnog kiseonika nastaje atomski kiseonik, koji je glavni gas vazduha na visinama većim od 200 km. Na visinama iznad 1200 km počinju da prevladavaju vodonik i helijum, koji su najlakši gasovi.

Budući da je glavna masa zraka koncentrisana u 3 niža atmosferska sloja, transformacija sastava zraka na visinama većim od 100 km nema primjetan utjecaj na nespecijalizirani sastav zraka.

Azot je najpopularniji gas, koji čini više od tri četvrtine zemaljskog vazduha. Savremeni azot se pojavio tokom oksidacije ranog amonijačno-vodikovog vazduha molekularnim kiseonikom, koji nastaje tokom fotosinteze.

Na ovog trenutka Mala količina dušika ulazi u zrak kao rezultat denitrifikacije – procesa redukcije nitrata u nitrite, nakon čega slijedi stvaranje plinovitog molekularnog dušika i oksida, koje proizvode anaerobni prokarioti. Dio dušika ulazi u zrak tokom vulkanskih erupcija.

U gornjim slojevima zraka, pod djelovanjem električnih pražnjenja uz učešće ozona, molekularni dušik se oksidira u dušikov monoksid:

IN jednostavnim uslovima monoksid odmah reagira s kisikom i nastaje dušikov oksid:

Azot je najvažniji hemijski element u Zemljinoj atmosferi. Dušik je dio proteina, opskrbljuje biljke mineralnom ishranom. Određuje brzinu hemijskih reakcija, igra ulogu razblaživača kiseonika.

Drugi najčešći plin iz zraka u tlu je kisik. Formiranje ovog plina povezano je s fotosintetskom aktivnošću bakterija i biljaka. I što su fotosintetski organizmi postajali raznovrsniji i bezbrojniji, to je bio veći proces sadržaja kiseonika u vazduhu.

Mala količina teškog kiseonika se oslobađa tokom degazacije plašta.

U gornjim slojevima stratosfere i troposfere, pod dejstvom ultraljubičastog sunčevog zračenja (označavamo ga sa h?), nastaje ozon:

Kao rezultat djelovanja istog ultraljubičastog zračenja, ozon se raspada:

O3 + h? O2 + O

Kao rezultat prve reakcije nastaje atomski kisik, kao rezultat druge - molekularni kisik. Sve 4 reakcije nazvane su „Čepmanov mehanizam“, nazvan po engleskom naučniku Sidniju Čepmanu, koji ih je otkrio u prvoj polovini 30-ih godina dvadesetog veka.

Kiseonik pomaže u disanju živih organizama. Uz njegovu pomoć dolazi do procesa izgaranja i oksidacije.

Ozon pomaže u zaštiti živih organizama od ultraljubičastog zračenja, što dovodi do nepovratnih mutacija. Najveća koncentracija ozona uočena je u donjoj stratosferi unutar tzv. ozonski omotač ili ozonski ekran koji leži na visini

Formiranje trećeg najčešćeg plina u zraku, argona i neona, helijuma, ksenona i kriptona, povezano je s raspadom i vulkanskim erupcijama radioaktivnih elemenata.

Konkretno, helijum je proizvod radioaktivnog raspada uranijuma, radijuma i torijuma: 238 U 234 Th + ?, 230 Th 226 Ra + 4 He, 226 Ra 222 Rn + ? (u ovim reakcijama ?-čestica je jezgro helijuma, koje u toku gubitka energije hvata elektrone i postaje 4 He).

Argon nastaje tokom raspada radioaktivnog izotopa kalijuma: 40 K 40 Ar + ?.

Neon bježi iz magmatskih stijena.

Kripton nastaje kao krajnji proizvod raspada uranijuma (235 U i 238 U) i torija Th.

Glavna masa atmosferskog kriptona pojavila se u ranim fazama evolucije tla kao rezultat raspadanja transuranskih elemenata sa fenomenalno kratkim poluraspadom ili je došla iz svemira, u kojem je sadržaj kriptona deset miliona puta veći. nego na Zemlji.

Ksenon je rezultat fisije uranijuma, ali glavna masa ovog gasa ostaje iz ranih faza formiranja tla, iz primarnog vazduha.

Ugljični dioksid ulazi u zrak kao rezultat vulkanskih erupcija i prilikom raspadanja organske tvari. Njegov sadržaj u zraku srednjih geografskih širina tla uvelike varira ovisno o godišnjim dobima: zimski period količina CO2 raste, a ljeti opada. Ova fluktuacija je povezana sa aktivnošću biljaka koje koriste ugljen dioksid tokom fotosinteze.

Vodik nastaje kao rezultat razgradnje vode sunčevim zračenjem. Ali, budući da je najlakši od gasova koji sačinjavaju vazduh, on uvek izlazi u svemir, pa je stoga njegov sadržaj u vazduhu veoma mali.

Para je rezultat isparavanja vode sa površine jezera, rijeka, mora i kopna.

Koncentracija glavnih gasova u nižim slojevima vazduha, sa izuzetkom vodene pare i ugljen-dioksida, je konstantna. Sumporov oksid SO2 se nalazi u malim količinama u zraku. amonijak NH3. ugljen monoksid CO, ozon O3. hlorovodonik HCl, fluorovodonik HF, azot monoksid koliko, ugljovodonici, žive pare Hg, jod I2 i mnogi drugi. U donjem atmosferskom sloju troposfere uvijek ima mnogo suspendiranih čvrstih i tekućih čestica.

Izvori čestica u vazduhu Tla su vulkanske erupcije, polen biljaka, mikrobi, a sada i ljudske aktivnosti, kao što je sagorevanje fosilnih goriva tokom proizvodnje. Male čestice prašine, koje su jezgra kondenzacije, uzročnici su stvaranja magle i oblaka. Bez tvrdih čestica koje su uvijek prisutne u zraku, padavine ne bi padale na Zemlju.

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

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

1. Azot

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

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

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

2. Kiseonik

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

3. Argon

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

4. Ugljični dioksid

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

5. Neon

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

6. Metan

Metan i zrak imaju vrlo antičke istorije: u primarnoj atmosferi, i prije pojave čovjeka, metan je bio u mnogo većim količinama. Sada ovaj gas, koji se ekstrahuje i koristi kao gorivo i sirovina u proizvodnji, nije toliko rasprostranjen u atmosferi, ali se i dalje emituje sa Zemlje. Savremena istraživanja utvrđuju ulogu metana u disanju i životu ljudskog tijela, ali o tome još nema mjerodavnih podataka.

7. Helijum

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

8. Krypton

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

9. Vodonik

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

10. Xenon

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

Ima važnost u realizaciji respiratorne funkcije. Atmosferski vazduh je mešavina gasova: kiseonik, ugljen-dioksid, argon, azot, neon, kripton, ksenon, vodonik, ozon, itd. Kiseonik je najvažniji. U mirovanju osoba apsorbira 0,3 l / min. Tokom fizičke aktivnosti potrošnja kiseonika se povećava i može dostići 4,5-8 l/min.Fluktuacije sadržaja kiseonika u atmosferi su male i ne prelaze 0,5%. Ako se sadržaj kiseonika smanji na 11-13%, dolazi do pojave nedostatka kiseonika. Sadržaj kiseonika od 7-8% može dovesti do smrti. Ugljen dioksid - bez boje i mirisa, nastaje tokom disanja i raspadanja, sagorevanja goriva. U atmosferi je 0,04%, au industrijskim područjima - 0,05-0,06%. Kod velike gomile ljudi može porasti na 0,6 - 0,8%. Kod produženog udisanja zraka sa sadržajem ugljičnog dioksida od 1-1,5% bilježi se pogoršanje dobrobiti, a sa 2-2,5% - patološke promjene. Kod 8-10% gubitka svijesti i smrti, zrak ima tlak koji se naziva atmosferski ili barometarski. Mjeri se u milimetrima žive (mm Hg), hektopaskalima (hPa), milibarima (mb). Normalnim pritiskom smatra se atmosferski pritisak na nivou mora na geografskoj širini od 45˚ pri temperaturi vazduha od 0˚S. To je jednako 760 mm Hg. (Vazduh u zatvorenom prostoru se smatra nekvalitetnim ako sadrži 1% ugljičnog dioksida. Ova vrijednost se uzima kao proračunska vrijednost pri projektovanju i ugradnji ventilacije u prostorijama.

Zagađenje zraka. Ugljenmonoksid je gas bez boje i mirisa, koji nastaje pri nepotpunom sagorevanju goriva i ulazi u atmosferu sa industrijskim emisijama i izduvnim gasovima motora sa unutrašnjim sagorevanjem. U megagradovima njegova koncentracija može doseći i do 50-200 mg/m3. Prilikom pušenja duhana, ugljični monoksid ulazi u tijelo. Ugljični monoksid je otrov za krv i općenito toksičnost. Blokira hemoglobin, gubi sposobnost da prenosi kiseonik do tkiva. Akutno trovanje nastaje kada je koncentracija ugljičnog monoksida u zraku 200-500 mg/m3. U tom slučaju javlja se glavobolja, opšta slabost, mučnina, povraćanje. Maksimalno dozvoljena koncentracija je prosječna dnevna 0 1 mg/m3, pojedinačna - 6 mg/m3. Vazduh može biti zagađen sumpor-dioksidom, čađom, smolastim supstancama, azotnim oksidima, ugljen-disulfidom.

Mikroorganizmi. U malim količinama uvijek su u zraku, gdje se nose sa prašinom zemlje. Mikrobi zaraznih bolesti koji uđu u atmosferu brzo umiru. Posebnu opasnost u epidemiološkom odnosu predstavlja vazduh stambenih i sportskih objekata. Na primjer, u salama za hrvanje uočava se sadržaj mikroba do 26.000 u 1 m3 zraka. Aerogene infekcije u takvom vazduhu se vrlo brzo šire.

Prašina je lagane guste čestice mineralnog ili organskog porijekla, koje dospiju u pluća prašine, tamo se zadržavaju i izazivaju razne bolesti. Industrijska prašina (olovo, hrom) može izazvati trovanje. U gradovima prašina ne bi trebalo da prelazi 0,15 mg/m3 Sportski tereni se moraju redovno zalivati, imati zelene površine i vršiti mokro čišćenje. Za sva preduzeća koja zagađuju atmosferu uspostavljene su sanitarne zaštitne zone. Prema klasi opasnosti imaju različite veličine: za preduzeća 1. klase - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m. Prilikom postavljanja sportskih objekata u blizini preduzeća potrebno je voditi računa o ruži vjetrova, sanitarnim zaštitne zone, stepen zagađenosti vazduha itd.

Jedna od važnih mjera zaštite vazdušne sredine je preventivni i tekući sanitarni nadzor i sistematsko praćenje stanja atmosferskog vazduha. Proizvodi se korišćenjem automatizovani sistem praćenje.

Čisti atmosferski vazduh u blizini površine Zemlje ima sledeći hemijski sastav: kiseonik - 20,93%, ugljen-dioksid - 0,03-0,04%, azot - 78,1%, argon, helijum, kripton 1%.

Izdahnuti zrak sadrži 25% manje kisika i 100 puta više ugljičnog dioksida.
Kiseonik. Najvažniji sastojak vazduha. Osigurava tijek redoks procesa u tijelu. Odrasla osoba u mirovanju troši 12 litara kiseonika, tokom fizičkog rada 10 puta više. U krvi je kiseonik vezan za hemoglobin.

Ozon. Hemijski nestabilan gas, sposoban da apsorbuje sunčevo kratkotalasno ultraljubičasto zračenje, koje ima štetan uticaj na sva živa bića. Ozon apsorbuje dugotalasno infracrveno zračenje koje dolazi sa Zemlje i na taj način sprečava njegovo prekomerno hlađenje (Zemljin ozonski omotač). Pod uticajem UV zračenja, ozon se razlaže na molekul i atom kiseonika. Ozon je baktericidno sredstvo za dezinfekciju vode. U prirodi nastaje tokom električnih pražnjenja, prilikom isparavanja vode, ultraljubičastog zračenja, grmljavine, u planinama i u četinarskim šumama.

Ugljen-dioksid. Nastaje kao rezultat redoks procesa koji se odvijaju u tijelu ljudi i životinja, sagorijevanja goriva, raspadanja organskih tvari. U vazduhu gradova povećana je koncentracija ugljen-dioksida zbog industrijskih emisija - do 0,045%, u stambenim prostorijama - do 0,6-0,85. Odrasla osoba u mirovanju emituje 22 litre ugljičnog dioksida na sat, a tokom fizičkog rada - 2-3 puta više. Znaci pogoršanja dobrobiti osobe javljaju se samo pri produženom udisanju zraka koji sadrži 1-1,5% ugljičnog dioksida, izraženim funkcionalnim promjenama - u koncentraciji od 2-2,5% i izraženim simptomima (glavobolja, opća slabost, otežano disanje, palpitacije , smanjenje performansi) - na 3-4%. Higijenski značaj ugljičnog dioksida je u tome što on služi kao indirektni pokazatelj općeg zagađenja zraka. Norma ugljičnog dioksida u teretanama je 0,1%.

Nitrogen. Indiferentni gas služi kao razblaživač za druge gasove. Povećano udisanje azota može imati narkotički efekat.

Ugljen monoksid. Nastaje nepotpunim sagorevanjem organskih materija. Nema boju ni miris. Koncentracija u atmosferi zavisi od intenziteta automobilski saobraćaj. Prodirući kroz plućne alveole u krv, stvara karboksihemoglobin, kao rezultat toga, hemoglobin gubi sposobnost da prenosi kisik. Maksimalno dozvoljeno prosječna dnevna koncentracija ugljen monoksid je 1mg/m3. Toksične doze ugljen monoksida u vazduhu su 0,25-0,5 mg/l. Uz produženo izlaganje, glavobolja, nesvjestica, palpitacije.

Sumpor dioksid. U atmosferu ulazi kao rezultat sagorijevanja goriva bogatih sumporom (uglja). Nastaje pri pečenju i topljenju sumpornih ruda, tokom bojenja tkanina. Iritira sluzokožu očiju i gornjih disajnih puteva. Prag osjeta je 0,002-0,003 mg/l. Gas ima štetan uticaj na vegetaciju, posebno na četinarsko drveće.
Mehaničke nečistoće vazduha dolaze u obliku dima, čađi, čađi, zgnječenih čestica tla i drugih čvrstih materija. Sadržaj prašine u zraku ovisi o prirodi tla (pijesak, glina, asfalt), njegovom sanitarnom stanju (zalijevanje, čišćenje), zagađenosti zraka industrijskim emisijama i sanitarnom stanju prostorija.

Prašina mehanički iritira sluzokožu gornjih disajnih puteva i očiju. Sistematsko udisanje prašine uzrokuje respiratorne bolesti. Prilikom disanja kroz nos zadržava se do 40-50% prašine. Mikroskopska prašina, koja je dugo u suspendovanom stanju, najnepovoljnija je u higijenskom smislu. Električni naboj prašine povećava njenu sposobnost da prodre u pluća i zadrži se u njima. Prašina. koji sadrži olovo, arsen, hrom i druge otrovne supstance, izaziva tipične pojave trovanja, a kada prodre ne samo udisanjem, već i kroz kožu i gastrointestinalni trakt. U prašnjavom vazduhu intenzitet sunčevog zračenja i jonizacija vazduha su značajno smanjeni. Kako bi se spriječilo štetno djelovanje prašine na tijelo, stambeni objekti se odlažu zagađivačima zraka sa vjetrobranske strane. Između njih su uređene zone sanitarne zaštite širine 50-1000 m i više. U stambenim prostorijama sistematski mokro čišćenje, provjetravanje prostorija, presvlačenje i vanjske odjeće, korištenje neprašnog tla i zalijevanje na otvorenim površinama.

vazdušni mikroorganizmi. Bakterijsko zagađenje zraka, kao i drugi objekti spoljašnje okruženje(voda, tlo), opasna je u epidemiološkom smislu. U zraku se nalaze različiti mikroorganizmi: bakterije, virusi, gljivice plijesni, stanice kvasca. Najčešći je vazdušni način prenošenja infekcija: veliki broj mikroba ulazi u vazduh, a pri disanju dospevaju u respiratorni trakt zdravih ljudi. Na primjer, kod glasnog razgovora, a još više kod kašljanja i kihanja, najmanje kapljice se prskaju na udaljenosti od 1-1,5 m i šire se zrakom do 8-9 m. Ove kapljice mogu biti u suspenziji 4-5 sati. , ali se u većini slučajeva smiri za 40-60 minuta. U prašini, virus gripa i bacili difterije ostaju održivi 120-150 dana. Postoji dobro poznata veza: što je više prašine u unutrašnjem vazduhu, to je obilniji sadržaj mikroflore u njemu.

Vazduh je neophodan svim živim organizmima: životinjama za disanje, a biljkama za hranu. Osim toga, zrak štiti Zemlju od destruktivnog ultraljubičastog zračenja Sunca. Glavni sastojci vazduha su azot i kiseonik. U zraku se nalaze i sitne nečistoće plemenitih plinova, ugljičnog dioksida i određene količine čvrstih čestica - čađi, prašine. Svim životinjama je potreban vazduh za disanje. Oko 21% vazduha je kiseonik. Molekul kiseonika (O 2) se sastoji od dva vezana kiseonika.

Sastav vazduha

Procenat različitih gasova u vazduhu neznatno varira u zavisnosti od mesta, doba godine i dana. Azot i kiseonik su glavne komponente vazduha. Jedan posto zraka se sastoji od plemenitih plinova, ugljičnog dioksida, vodene pare i zagađivača kao što je dušikov dioksid. Gasovi u vazduhu se mogu odvojiti pomoću frakciona destilacija. Vazduh se hladi dok gasovi ne postanu tečni (pogledajte članak ""). Nakon toga, tečna smjesa se zagrijava. svaka tečnost ima svoju tačku ključanja, a gasovi koji nastaju tokom ključanja mogu se sakupljati zasebno. Kiseonik, dušik i ugljični dioksid stalno ulaze iz zraka u i vraćaju se u zrak, tj. odvija se ciklus. Životinje udišu kisik i izdišu ugljični dioksid.

Kiseonik

Nitrogen

Više od 78% vazduha je azot. Proteini od kojih su izgrađeni živi organizmi također sadrže dušik. Glavna stvar industrijska primjena nitrogen - proizvodnja amonijaka potrebno za đubrivo. Za to se kombinira dušik sa. Azot se pumpa u pakete za meso ili ribu, jer. kada su izloženi običnom vazduhu, proizvodi oksidiraju i propadaju.Ljudski organi namenjeni za transplantaciju čuvaju se u tečnom azotu, jer je hladan i hemijski inertan. Molekul dušika (N 2) sastoji se od dva povezana atoma dušika.

plemenitih gasova

Plemeniti gasovi su 6 od 8. grupe. Hemijski su izuzetno inertni. Samo oni postoje u obliku pojedinačnih atoma koji ne formiraju molekule. Zbog njihove pasivnosti, lampe su punjene nekima od njih. Ksenon ljudi praktički ne koriste, ali se argon upumpava u sijalice, a puni se kripton fluorescentne lampe. Neon treperi crveno-narandžastim svjetlom kada prođe električno pražnjenje. Koristi se u natrijumovim uličnim i neonskim lampama. Radon je radioaktivan. Nastaje kao rezultat raspada metala radijuma. Nauci nisu poznata nikakva jedinjenja helijuma, a helijum se smatra apsolutno inertnim. Gustina mu je 7 puta manje gustine vazduh, tako da oni pune vazdušne brodove. Baloni punjeni helijumom opremljeni su naučnim instrumentima i lansirani su u gornju atmosferu.

efekat staklene bašte

Ovo je naziv trenutno uočenog povećanja sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi i rezultirajućeg globalno zagrijavanje, tj. povećanje prosječnih godišnjih temperatura širom svijeta. Ugljični dioksid sprječava toplinu da napusti Zemlju, baš kao što staklo čuva visoke temperature unutar staklenika. Kako ima sve više ugljičnog dioksida u zraku, sve više topline ostaje zarobljeno u atmosferi. Čak i blago zatopljenje uzrokuje porast nivoa Svjetskog okeana, promjenu vjetrova i topljenje dijela leda u blizini polova. Naučnici vjeruju da ako sadržaj ugljičnog dioksida nastavi da raste tako brzo, onda bi za 50 godina prosječna temperatura mogla porasti za 1,5°C do 4°C.

PREDAVANJE br. 3. Atmosferski zrak.

Tema: Atmosferski vazduh, njegov hemijski sastav i fiziološki

značenje komponenti.

Zagađenje atmosfere; njihov uticaj na javno zdravlje.

Plan predavanja:

Hemijski sastav atmosferskog zraka.

Biološka uloga i fiziološki značaj njegovih sastojaka: dušika, kisika, ugljičnog dioksida, ozona, inertnih plinova.

Pojam zagađenja atmosfere i njihovi izvori.

Uticaj zagađenja atmosfere na zdravlje (direktan uticaj).

Uticaj zagađenja atmosfere na uslove života stanovništva (indirektni uticaj na zdravlje).

Pitanja zaštite atmosferskog zraka od zagađenja.

Gasni omotač Zemlje naziva se atmosfera. Ukupna težina Zemljine atmosfere je 5,13  10 15 tona.

Vazduh koji formira atmosferu je mešavina raznih gasova. Sastav suvog vazduha na nivou mora je:

Tabela br. 1

Sastav suvog vazduha na temperaturi od 0 0 C i

pritisak 760 mm Hg. Art.

Komponente Komponente	Procentualni sastav po zapremini	Koncentracija u mg/m 3
Kiseonik
Ugljen-dioksid
Dušikov oksid

Sastav Zemljine atmosfere ostaje konstantan nad kopnom, nad morem, u gradovima i ruralnim područjima. Takođe se ne menja sa visinom. Treba imati na umu da govorimo o postotku zračnih sastojaka na različitim visinama. Međutim, to se ne može reći o težinskoj koncentraciji plinova. Kako se dižemo prema gore, gustoća zraka se smanjuje, a broj molekula sadržanih u jedinici prostora također se smanjuje. Kao rezultat toga, težinska koncentracija plina i njegov parcijalni tlak se smanjuju.

Hajde da se zadržimo na karakteristikama pojedinačnih komponenti vazduha.

Glavna komponenta atmosfere je nitrogen. Azot je inertan gas. Ne podržava disanje i sagorijevanje. U atmosferi azota život je nemoguć.

Azot igra važnu biološku ulogu. Azot iz zraka apsorbiraju neke vrste bakterija i algi koje iz njega stvaraju organska jedinjenja.

Pod utjecajem atmosferskog elektriciteta nastaje mala količina dušikovih iona, koji se padavinama ispiru iz atmosfere i obogaćuju tlo solima dušične i dušične kiseline. Soli dušične kiseline pod utjecajem bakterija tla pretvaraju se u nitrite. Nitrite i soli amonijaka biljke apsorbuju i služe za sintezu proteina.

Tako se vrši transformacija inertnog dušika atmosfere u živu materiju organskog svijeta.

Zbog nedostatka azotnih đubriva prirodnog porekla, čovečanstvo je naučilo da ih dobije veštačkim putem. Stvorena je i razvija se industrija dušičnih gnojiva koja prerađuje atmosferski dušik u amonijak i dušična gnojiva.

Biološki značaj azota nije ograničen na njegovo učešće u ciklusu azotnih supstanci. Ima važnu ulogu kao razblaživač atmosferskog kiseonika, jer je život nemoguć u čistom kiseoniku.

Povećanje sadržaja dušika u zraku uzrokuje hipoksiju i asfiksiju zbog smanjenja parcijalnog tlaka kisika.

Sa povećanjem parcijalnog pritiska, dušik pokazuje narkotična svojstva. Međutim, u otvorenoj atmosferi, narkotički učinak dušika se ne manifestira, jer su fluktuacije u njegovoj koncentraciji beznačajne.

Najvažnija komponenta atmosfere je gasovita kiseonik (O 2 ) .

kiseonik u našoj Solarni sistem nalazi u slobodnom stanju samo na Zemlji.

Iznesene su mnoge pretpostavke o evoluciji (razvoju) zemaljskog kiseonika. Najprihvaćenije objašnjenje je da je velika većina kiseonika u modernoj atmosferi nastala fotosintezom u biosferi; a samo početna, mala količina kiseonika nastala je kao rezultat fotosinteze vode.

Biološka uloga kiseonika je izuzetno velika. Život je nemoguć bez kiseonika. Zemljina atmosfera sadrži 1,18  10 15 tona kiseonika.

U prirodi se kontinuirano odvijaju procesi potrošnje kiseonika: disanje ljudi i životinja, procesi sagorevanja, oksidacije. Istovremeno, kontinuirano se odvijaju procesi obnavljanja sadržaja kiseonika u vazduhu (fotosinteza). Biljke apsorbiraju ugljični dioksid, razgrađuju ga, apsorbiraju ugljik i oslobađaju kisik u atmosferu. Biljke emituju 0,5  10 5 miliona tona kiseonika u atmosferu. Ovo je dovoljno da pokrije prirodni gubitak kiseonika. Zbog toga je njegov sadržaj u vazduhu konstantan i iznosi 20,95%.

Neprekidno strujanje vazdušnih masa meša troposferu, zbog čega nema razlike u sadržaju kiseonika u gradovima i ruralnim područjima. Koncentracija kiseonika varira unutar nekoliko desetina procenta. Nije bitno. Međutim, u dubokim jamama, bunarima, pećinama sadržaj kisika može pasti, pa je spuštanje u njih opasno.

Sa padom parcijalnog pritiska kiseonika kod ljudi i životinja, primećuju se fenomeni gladovanja kiseonikom. Značajne promjene u parcijalnom tlaku kisika nastaju kada se izdižu iznad razine mora. Fenomeni nedostatka kiseonika mogu se uočiti prilikom penjanja na planine (planinarenje, turizam), tokom putovanja avionom. Penjanje na visinu od 3000m može izazvati visinsku bolest ili visinsku bolest.

Dugotrajnim životom u visoravnima ljudi razvijaju ovisnost o nedostatku kisika i dolazi do aklimatizacije.

Visok parcijalni pritisak kiseonika je nepovoljan za ljude. Pri parcijalnom pritisku većem od 600 mm, vitalni kapacitet pluća se smanjuje. Udisanje čistog kiseonika (parcijalni pritisak 760 mm) izaziva plućni edem, upalu pluća, konvulzije.

U prirodnim uslovima nema povećanog sadržaja kiseonika u vazduhu.

Ozon sastavni je dio atmosfere. Njegova masa je 3,5 milijardi tona. Sadržaj ozona u atmosferi varira u zavisnosti od godišnjih doba: u proljeće je visok, u jesen nizak. Sadržaj ozona ovisi o geografskoj širini područja: što je bliže ekvatoru, to je niže. Koncentracija ozona ima dnevnu varijaciju: dostiže svoj maksimum do podneva.

Koncentracija ozona je neravnomjerno raspoređena po visini. Najveći sadržaj uočen je na nadmorskoj visini od 20-30 km.

Ozon se kontinuirano proizvodi u stratosferi. Pod uticajem ultraljubičastog zračenja sunca, molekuli kiseonika se disociraju (razgrađuju) i formiraju atomski kiseonik. Atomi kiseonika se rekombinuju (kombinuju) sa molekulima kiseonika i formiraju ozon (O 3). Na visinama iznad i ispod 20-30 km usporavaju se procesi fotosinteze (formiranja) ozona.

Prisustvo ozonskog omotača u atmosferi je od velike važnosti za postojanje života na Zemlji.

Ozon odlaže kratkotalasni dio spektra sunčevog zračenja, ne prenosi talase kraće od 290 nm (nanometara). U nedostatku ozona život na zemlji bio bi nemoguć, zbog razornog djelovanja kratkog ultraljubičastog zračenja na sva živa bića.

Ozon takođe apsorbuje infracrveno zračenje sa talasnom dužinom od 9,5 mikrona (mikrona). Zbog toga, ozon zadržava oko 20 posto Zemljinog toplotnog zračenja, smanjujući gubitak topline. U nedostatku ozona, apsolutna temperatura Zemlje bila bi niža za 7 0 .

U donjem sloju atmosfere - troposferi, ozon se dovodi iz stratosfere kao rezultat miješanja zračnih masa. Sa slabim miješanjem, koncentracija ozona na površini zemlje opada. Uočeno je povećanje ozona u zraku tokom grmljavine kao rezultat pražnjenja atmosferskog elektriciteta i povećanja turbulencije (miješanja) atmosfere.

Istovremeno, značajno povećanje koncentracije ozona u zraku rezultat je fotohemijske oksidacije organskih tvari koje ulaze u atmosferu s izduvnim plinovima vozila i industrijskim emisijama. Ozon je jedna od toksičnih supstanci. Ozon ima iritativno dejstvo na sluzokožu očiju, nosa, grla u koncentraciji od 0,2-1 mg/m 3 .

ugljični dioksid (CO 2 ) nalazi se u atmosferi u koncentraciji od 0,03%. Njegova ukupna količina je 2330 milijardi tona. Veliki broj ugljični dioksid se nalazi u otopljenom obliku u vodama mora i oceana. U vezanom obliku, dio je dolomita i krečnjaka.

Atmosfera se stalno popunjava ugljičnim dioksidom kao rezultat vitalnih procesa živih organizama, procesa sagorijevanja, propadanja i fermentacije. Osoba emituje 580 litara ugljičnog dioksida dnevno. Prilikom razgradnje krečnjaka oslobađa se velika količina ugljičnog dioksida.

Unatoč prisutnosti brojnih izvora formiranja, nema značajnijeg nakupljanja ugljičnog dioksida u zraku. Ugljični dioksid stalno asimiliraju (asimiliraju) biljke tokom fotosinteze.

Osim biljaka, mora i okeani su regulatori ugljičnog dioksida u atmosferi. Kada parcijalni pritisak ugljičnog dioksida u zraku poraste, on se otapa u vodi, a kada se smanji, ispušta se u atmosferu.

U površinskoj atmosferi primećuju se male fluktuacije u koncentraciji ugljen-dioksida: niža je iznad okeana nego nad kopnom; više u šumi nego u polju; veća u gradovima nego van grada.

Ugljični dioksid igra važnu ulogu u životu životinja i ljudi. Stimuliše respiratorni centar.

IN atmosferski vazduh Ima nekih inertnih gasova: argon, neon, helijum, kripton i ksenon. Ovi gasovi spadaju u nultu grupu periodnog sistema, ne reaguju sa drugim elementima i inertni su u hemijskom smislu.

Inertni gasovi su narkotici. Njihova narkotična svojstva se manifestuju pri visokom barometarskom pritisku. U otvorenoj atmosferi, narkotična svojstva inertnih plinova se ne mogu manifestirati.

Osim sastavnih dijelova atmosfere, sadrži razne nečistoće prirodnog porijekla i zagađenja unesena kao rezultat ljudskih aktivnosti.

Nečistoće koje su prisutne u vazduhu pored njegovog prirodnog hemijskog sastava nazivaju se atmosfersko zagađenje.

Zagađenje atmosfere dijeli se na prirodno i vještačko.

Prirodno zagađenje uključuje nečistoće koje ulaze u zrak kao rezultat prirodnih procesa (biljna, zemljišna prašina, vulkanske erupcije, kosmička prašina).

Vještačko zagađenje atmosfere nastaje kao rezultat ljudskih proizvodnih aktivnosti.

Umjetni izvori zagađenja atmosfere podijeljeni su u 4 grupe:

transport;

industrija;

termoenergetika;

spaljivanje smeća.

Pogledajmo njihov kratak opis.

Sadašnju situaciju karakteriše činjenica da obim emisija iz drumskog saobraćaja premašuje obim emisija iz industrijskih preduzeća.

Jedan automobil ispušta više od 200 hemijskih jedinjenja u vazduh. Svaki automobil troši u prosjeku 2 tone goriva i 30 tona zraka godišnje, a emituje 700 kg ugljičnog monoksida (CO), 230 kg nesagorjelih ugljovodonika, 40 kg dušikovih oksida (NO 2) i 2-5 kg ​​​čvrstih materija u atmosferu.

Savremeni grad je zasićen drugim vidovima transporta: železničkim, vodenim i vazdušnim. Ukupna količina emisija u životnu sredinu iz svih vidova transporta ima tendenciju kontinuiranog povećanja.

Industrijska preduzeća su na drugom mjestu nakon transporta po ekološkoj šteti.

Atmosferski vazduh najintenzivnije zagađuju preduzeća crne i obojene metalurgije, petrohemijska i koksohemijska industrija, kao i preduzeća za proizvodnju građevinskog materijala. U atmosferu ispuštaju desetine tona čađi, prašine, metala i njihovih spojeva (bakar, cink, olovo, nikl, kalaj itd.).

Ulaskom u atmosferu, metali zagađuju tlo, akumuliraju se u njemu, prodiru u vodu rezervoara.

U područjima gdje se nalaze industrijska preduzeća, stanovništvo je izloženo riziku od štetnih efekata zagađenja atmosfere.

Pored čvrstih čestica, industrija u vazduh emituje razne gasove: sumporni anhidrid, ugljen monoksid, azotne okside, vodonik sulfid, ugljovodonike, radioaktivne gasove.

Zagađivači mogu dugo ostati u životnoj sredini i štetno djelovati na ljudski organizam.

Na primjer, ugljovodonici ostaju u okolišu do 16 godina, aktivno učestvuju u fotokemijskim procesima u atmosferskom zraku sa stvaranjem otrovne magle.

Pri sagorevanju čvrstih i tečnih goriva u termoelektranama primećuje se veliko zagađenje vazduha. Oni su glavni izvori zagađenja zraka oksidima sumpora i dušika, ugljičnim monoksidom, čađom i prašinom. Ove izvore karakteriše veliko zagađenje vazduha.

Trenutno su poznate mnoge činjenice o štetnim efektima zagađenja atmosfere na zdravlje ljudi.

Zagađenje zraka ima akutne i kronične posljedice na ljudski organizam.

Primjeri akutnog utjecaja atmosferskog zagađenja na javno zdravlje su toksične magle. Koncentracije otrovnih materija u vazduhu su se povećavale u nepovoljnim meteorološkim uslovima.

Prva toksična magla registrovana je u Belgiji 1930. godine. Nekoliko stotina ljudi je povrijeđeno, 60 ljudi je poginulo. Kasnije su se slični slučajevi ponovili: 1948. godine u američkom gradu Donora. Pogođeno je 6.000 ljudi. Godine 1952. 4.000 ljudi je umrlo od Velike londonske magle. Godine 1962. 750 Londonaca je umrlo iz istog razloga. 1970. godine 10 hiljada ljudi patilo je od smoga nad japanskom prijestolnicom (Tokijem), 1971. godine - 28 hiljada.

Pored navedenih katastrofa, analiza istraživačke građe domaćih i stranih autora skreće pažnju na povećanje opšteg morbiditeta stanovništva usled zagađenja atmosfere.

Studije sprovedene u okviru ovog plana omogućavaju nam da zaključimo da se kao rezultat uticaja atmosferskog zagađenja u industrijskim centrima povećava:

ukupna smrtnost od kardiovaskularnih i respiratornih bolesti;

akutni nespecifični morbiditet gornjih respiratornih puteva;

hronični bronhitis;

bronhijalna astma;

emfizem;

rak pluća;

smanjenje očekivanog životnog vijeka i kreativne aktivnosti.

Pored toga, matematičkom analizom je u ovom trenutku utvrđena statistički značajna povezanost između stepena morbiditeta stanovništva sa bolestima krvi, organa za varenje, kožnim oboljenjima i stepenom zagađenosti atmosferskog vazduha.

Respiratornog sistema, probavni sustav i koža su ulazna kapija» za toksične supstance i služe kao mete za njihovo direktno i indirektno djelovanje.

Uticaj zagađenja atmosfere na uslove života smatra se indirektnim (indirektnim) uticajem atmosferskog zagađenja na zdravlje stanovništva.

To uključuje:

smanjenje općeg osvjetljenja;

smanjenje ultraljubičastog zračenja sunca;

promjena klimatskih uvjeta;

pogoršanje životnih uslova;

negativan uticaj na zelene površine;

negativan uticaj na životinje.

Supstance koje zagađuju atmosferu nanose veliku štetu zgradama, građevinama, građevinskim materijalima.

Ukupna ekonomska šteta Sjedinjenih Država od zagađivača zraka, uključujući njihov utjecaj na ljudsko zdravlje, građevinske materijale, metale, tkanine, kožu, papir, boje, gumu i druge materijale, iznosi 15-20 milijardi dolara godišnje.

Sve navedeno ukazuje da je zaštita atmosferskog zraka od zagađenja problem od izuzetne važnosti i predmet pomne pažnje stručnjaka u svim zemljama svijeta.

Sve mjere zaštite atmosferskog zraka treba sveobuhvatno provoditi u nekoliko područja:

Zakonodavne mjere. To su zakoni koje je usvojila vlada zemlje u cilju zaštite vazdušne sredine;

Racionalno postavljanje industrijskih i stambenih površina;

Tehnološke mjere usmjerene na smanjenje emisija u atmosferu;

Sanitarne mjere;

Izrada higijenskih standarda za atmosferski zrak;

Kontrola čistoće atmosferskog zraka;

Kontrola rada industrijskih preduzeća;

Unapređenje naseljenih mesta, uređenje, zalivanje, stvaranje zaštitnih praznina između industrijska preduzeća i stambenih kompleksa.

Pored navedenih mjera unutardržavnog plana, trenutno se razvijaju i uveliko provode međudržavni programi zaštite atmosferskog zraka.

Problem zaštite vazdušnog basena rešavaju brojne međunarodne organizacije - SZO, UN, UNESCO i druge.