Pomer plynov v zemskom vzduchu uvedený v tabuľke je typický pre jeho spodné vrstvy, až do nadmorskej výšky 120 km. V rámci týchto oblastí leží krásne zmiešaná, rovnomerne zložená oblasť nazývaná homosféra. Nad homosférou leží heterosféra, ktorá sa vyznačuje rozkladom molekúl plynu na atómy a ióny.

Regióny sú od seba oddelené turbo pauzou.

Chemická reakcia, pri ktorej sa molekuly vplyvom slnečného a kozmického žiarenia rozkladajú na atómy, sa nazýva fotodisociácia. Rozpadom molekulárneho kyslíka vzniká atómový kyslík, ktorý je hlavným plynom vo vzduchu vo výškach nad 200 km. Vo výškach nad 1200 km začína prevládať vodík a hélium, ktoré sú z plynov najľahšie.

Pretože hlavná masa vzduchu je sústredená v 3 nižších vrstvách atmosféry, transformácie v zložení ovzdušia vo výškach nad 100 km nemajú výrazný vplyv na celkové zloženie ovzdušia.

Dusík je najobľúbenejší plyn, ktorý tvorí viac ako tri štvrtiny zemského vzduchu. Moderný dusík sa objavil z oxidácie skorého amoniakovo-vodíkového vzduchu molekulárnym kyslíkom, ktorý vzniká počas fotosyntézy.

Zapnuté tento moment Malé množstvo dusíka sa do ovzdušia dostáva v dôsledku denitrifikácie – procesu redukcie dusičnanov na dusitany, po ktorom nasleduje tvorba plynného molekulárneho dusíka a oxidov, ktorý produkujú anaeróbne prokaryoty. Počas sopečných erupcií sa do ovzdušia dostáva určité množstvo dusíka.

V horných vrstvách vzduchu pôsobením elektrických výbojov za účasti ozónu sa molekulárny dusík oxiduje na oxid dusnatý:

IN jednoduché podmienky Monoxid okamžite reaguje s kyslíkom za vzniku oxidu dusného:

Dusík je najvýznamnejším chemickým prvkom v zemskej atmosfére. Dusík je súčasťou bielkovín a dodáva rastlinám minerálnu výživu. Určuje rýchlosť chemických reakcií a zohráva úlohu riedidla kyslíka.

Druhým najbežnejším plynom v pôdnom vzduchu je kyslík. Tvorba tohto plynu je spojená s fotosyntetickou aktivitou baktérií a rastlín. A čím rozmanitejšie a nespočetné množstvo fotosyntetických organizmov sa stalo, tým väčší bol proces obsahu kyslíka vo vzduchu.

Pri odplyňovaní plášťa sa uvoľňuje malé množstvo ťažkého kyslíka.

V horných vrstvách stratosféry a troposféry sa vplyvom ultrafialového slnečného žiarenia (označme ho h?) tvorí ozón:

V dôsledku toho istého ultrafialového žiarenia sa ozón rozkladá:

O3 + h? O2 + O

V dôsledku prvej reakcie sa vytvorí atómový kyslík a v dôsledku druhej sa vytvorí molekulárny kyslík. Všetky 4 reakcie sa nazývajú „Chapmanov mechanizmus“, pomenovaný podľa anglického vedca Sidneyho Chapmana, ktorý ich objavil v prvej polovici 30-tych rokov dvadsiateho storočia.

Kyslík pomáha živým organizmom dýchať. S jeho pomocou dochádza k spaľovacím a oxidačným procesom.

Ozón pomáha chrániť živé organizmy pred ultrafialovým žiarením, ktoré vedie k nezvratným mutáciám. Najväčšia koncentrácia ozónu je pozorovaná v spodnej stratosfére v rámci tzv. ozónová vrstva alebo ozónová clona ležiaca vo výškach

Vznik tretieho najbežnejšieho plynu vo vzduchu, argónu a neónu, hélia, xenónu a kryptónu, súvisí s rozpadom a sopečnými erupciami rádioaktívnych prvkov.

Najmä hélium je produktom rádioaktívneho rozpadu uránu, rádia a tória: 238 U 234 Th + ?, 230 Th 226 Ra + 4 He, 226 Ra 222 Rn + ? (v týchto reakciách je časticou jadro hélia, ktoré pri strate energie zachytáva elektróny a stáva sa 4 He).

Argón vzniká pri rozpade rádioaktívneho izotopu draslíka: 40 K 40 Ar + ?.

Neón uniká z magmatických hornín.

Kryptón vzniká ako konečný produkt rozpadu uránu (235 U a 238 U) a tória Th.

Hlavná masa atmosférického kryptónu sa objavila v raných fázach vývoja pôdy ako dôsledok rozpadu transuránových prvkov s fenomenálne krátkym polčasom rozpadu alebo pochádzala z vesmíru, pričom obsah kryptónu je desaťmiliónkrát vyšší ako na Zemi.

Xenón je výsledkom štiepenia uránu, ale hlavná hmota tohto plynu zostala z raných štádií tvorby pôdy, z primárneho vzduchu.

Oxid uhličitý sa do ovzdušia dostáva v dôsledku sopečných erupcií a pri rozklade organickej hmoty. Jeho obsah vo vzduchu v pôdach strednej šírky sa značne líši v závislosti od ročných období: zimné obdobie množstvo CO2 sa v lete zvyšuje a znižuje. Toto kolísanie súvisí s aktivitou rastlín, ktoré pri fotosyntéze využívajú oxid uhličitý.

Vodík vzniká v dôsledku rozkladu vody slnečným žiarením. Ale keďže ide o najľahší z plynov, ktoré tvoria vzduch, vždy sa vyparuje do vesmíru, a preto je jeho obsah vo vzduchu veľmi malý.

Para je výsledkom odparovania vody z hladiny jazier, riek, morí a pevniny.

Koncentrácia hlavných plynov v spodných vrstvách vzduchu, s výnimkou vodnej pary a oxidu uhličitého, je konštantná. Oxid sírový SO2 sa v malých množstvách nachádza vo vzduchu. amoniak NH3. Oxid uhoľnatý CO, ozón O3. chlorovodík HCl, fluorovodík HF, oxid dusnatý v akom množstve, uhľovodíky, ortuťové výpary Hg, jód I2 a mnohé iné. V spodnej vrstve atmosféry, troposfére, je vždy veľa suspendovaných pevných a kvapalných častíc.

Zdrojom tvrdých častíc vo vzduchu pôdy sú sopečné erupcie, peľ rastlín, mikróby av súčasnosti aj ľudské aktivity, napríklad spaľovanie fosílnych palív pri výrobe. Malé prachové častice, ktoré sú kondenzačnými jadrami, sú príčinou tvorby hmly a oblakov. Bez tvrdých častíc, ktoré sú vždy prítomné vo vzduchu, by na Zem nepadali zrážky.

Okamžite urobme rezerváciu: dusík zaberá väčšinu vzduchu, ale chemické zloženie zvyšnej časti je veľmi zaujímavé a rozmanité. Stručne povedané, zoznam hlavných prvkov je nasledujúci.

Poskytneme však aj niekoľko vysvetlení funkcií týchto chemických prvkov.

1. Dusík

Obsah dusíka vo vzduchu je 78% objemu a 75% hmotnosti, to znamená, že tento prvok dominuje v atmosfére, má titul jedného z najbežnejších na Zemi a navyše sa nachádza mimo ľudských obydlí. zóna – na Uráne, Neptúne a v medzihviezdnych priestoroch. Koľko dusíka je vo vzduchu už sme teda zistili, otázkou však zostáva jeho funkcia. Dusík je nevyhnutný pre existenciu živých bytostí, je súčasťou:

• proteíny;
• aminokyseliny;
• nukleové kyseliny;
• chlorofyl;
• hemoglobín atď.

V priemere asi 2 % živej bunky pozostávajú z atómov dusíka, čo vysvetľuje, prečo je vo vzduchu toľko dusíka ako percento objemu a hmotnosti.
Dusík je tiež jedným z inertných plynov extrahovaných z atmosférického vzduchu. Amoniak sa z neho syntetizuje a používa sa na chladenie a iné účely.

2. Kyslík

Obsah kyslíka vo vzduchu je jednou z najpopulárnejších otázok. Aby sme zostali v intrigách, odbočme k jednému zábavnému faktu: kyslík bol objavený dvakrát - v rokoch 1771 a 1774, avšak kvôli rozdielom v publikáciách tohto objavu sa pocta objavu prvku dostala do rúk anglického chemika Josepha Priestleyho, ktorý v skutočnosti izoloval ako druhý kyslík. Podiel kyslíka vo vzduchu teda kolíše okolo 21 % objemu a 23 % hmotnosti. Spolu s dusíkom tvoria tieto dva plyny 99 % všetkého zemského vzduchu. Percento kyslíka vo vzduchu je však menšie ako dusíka a napriek tomu nepociťujeme problémy s dýchaním. Faktom je, že množstvo kyslíka vo vzduchu je optimálne vypočítané špeciálne pre normálne dýchanie vo svojej čistej forme, tento plyn pôsobí na telo ako jed, čo vedie k ťažkostiam v práci nervový systém, dýchacie a obehové problémy. Nedostatok kyslíka zároveň negatívne ovplyvňuje aj zdravie, spôsobuje hladovanie kyslíkom a všetky nepríjemné symptómy s tým spojené. Preto, koľko kyslíka je obsiahnuté vo vzduchu, je to, čo je potrebné pre zdravé, plné dýchanie.

3. Argón

Argón je na treťom mieste vo vzduchu, je bez zápachu, farby a chuti. Významná biologická úloha tohto plynu nebola identifikovaná, no má narkotický účinok a dokonca sa považuje za doping. Argón extrahovaný z atmosféry sa používa v priemysle, medicíne, na vytváranie umelej atmosféry, chemickú syntézu, hasenie požiarov, vytváranie laserov atď.

4. Oxid uhličitý

Oxid uhličitý tvorí atmosféru Venuše a Marsu, jeho percento v zemskom vzduchu je oveľa nižšie. Zároveň je v oceáne obsiahnuté obrovské množstvo oxidu uhličitého, pravidelne ho dodávajú všetky dýchacie organizmy a uvoľňuje sa vďaka práci priemyslu. V ľudskom živote sa oxid uhličitý používa pri hasení požiarov, v potravinárskom priemysle ako plyn a ako potravinový doplnok E290 – konzervačná a kypriaca látka. V pevnej forme je oxid uhličitý jedným z najznámejších chladív, „suchý ľad“.

5. Neónové

To isté tajomné svetlo diskotékových svetiel, jasných nápisov a moderných svetlometov využíva piaty najbežnejší chemický prvok, ktorý inhalujú aj ľudia – neón. Rovnako ako mnohé inertné plyny, aj neón má pri určitom tlaku narkotický účinok na človeka, ale práve tento plyn sa používa pri výcviku potápačov a iných ľudí pracujúcich pod vysoký krvný tlak. Neón-héliové zmesi sa tiež používajú v medicíne na poruchy dýchania; samotný neón sa používa na chladenie, pri výrobe signálnych svetiel a tých istých neónových lámp. Na rozdiel od stereotypu však neónové svetlo nie je modré, ale červené. Všetky ostatné farby vytvárajú lampy s inými plynmi.

6. Metán

Metán a vzduch majú veľmi dávna história: v primárnej atmosfére, ešte pred objavením sa človeka, bol metán v oveľa väčších množstvách. Teraz sa ťaží a používa ako palivo a surovina vo výrobe, tento plyn nie je tak rozšírený v atmosfére, ale stále sa uvoľňuje zo Zeme. Moderný výskum potvrdzuje úlohu metánu v dýchaní a životných funkciách ľudského tela, ale zatiaľ o tom neexistujú žiadne smerodajné údaje.

7. Hélium

Po pohľade na to, koľko hélia je vo vzduchu, každý pochopí, že tento plyn nepatrí medzi najdôležitejšie. V skutočnosti je ťažké určiť biologický význam tohto plynu. Okrem vtipného skreslenia hlasu pri vdychovaní hélia z balóna :) Hélium má však široké využitie v priemysle: v hutníctve, potravinárstve, na plnenie leteckých a meteorologických balónov, v laseroch, jadrových reaktoroch atď.

8. Kryptón

Nehovoríme o domovine Supermana :) Krypton je inertný plyn, ktorý je trikrát ťažší ako vzduch, chemicky inertný, získava sa zo vzduchu, používa sa v žiarovkách, laseroch a stále sa aktívne študuje. Medzi zaujímavé vlastnosti kryptónu stojí za zmienku, že pri tlaku 3,5 atmosféry pôsobí na človeka narkoticky a pri 6 atmosfére získava štipľavý zápach.

9. Vodík

Vodík vo vzduchu zaberá 0,00005 % objemu a 0,00008 % hmotnosti, no zároveň je najbežnejším prvkom vo vesmíre. O jeho histórii, výrobe a aplikácii je celkom možné napísať samostatný článok, takže sa teraz obmedzíme na malý zoznam odvetví: chemický, palivový, potravinársky priemysel, letectvo, meteorológia, elektrická energia.

10. Xenón

Ten je zložkou vzduchu, ktorý bol spočiatku považovaný len za prímes kryptónu. Jeho názov sa prekladá ako „cudzinec“ a percento obsahu na Zemi aj mimo nej je minimálne, čo viedlo k jeho vysokým nákladom. Dnes sa bez xenónu nezaobídu: výroba výkonných a pulzných svetelných zdrojov, diagnostika a anestézia v medicíne, motory kozmických lodí, raketové palivo. Okrem toho pri vdýchnutí xenón výrazne znižuje hlas (opačný účinok hélia) a nedávno sa inhalácia tohto plynu dostala do zoznamu dopingových látok.

Má dôležité pri realizácii respiračných funkcií. Atmosférický vzduch je zmes plynov: kyslík, oxid uhličitý, argón, dusík, neón, kryptón, xenón, vodík, ozón atď. Najdôležitejší je kyslík. V pokoji človek absorbuje 0,3 l/min. Pri fyzickej aktivite sa spotreba kyslíka zvyšuje a môže dosiahnuť 4,5–8 l/min. Kolísanie obsahu kyslíka v atmosfére je malé a nepresahuje 0,5 %. Ak sa obsah kyslíka zníži na 11-13%, objavia sa príznaky nedostatku kyslíka. Obsah kyslíka 7-8% môže viesť k smrti. Oxid uhličitý je bezfarebný a bez zápachu, vzniká pri dýchaní a rozklade, spaľovaní paliva. V atmosfére je to 0,04% av priemyselných zónach - 0,05-0,06%. Pri veľkom dave ľudí sa môže zvýšiť na 0,6 - 0,8%. Pri dlhšom vdychovaní vzduchu obsahujúceho 1-1,5% oxidu uhličitého sa zaznamená zhoršenie zdravia a pri 2-2,5% - patologické zmeny. Pri 8-10% strate vedomia a smrti má vzduch tlak nazývaný atmosférický alebo barometrický. Meria sa v milimetroch ortuti (mmHg), hektopascaloch (hPa), milibaroch (mb). Za normálny atmosférický tlak sa považuje hladina mora v zemepisnej šírke 45˚ pri teplote vzduchu 0˚C. Je to rovných 760 mmHg. (Vzduch v miestnosti sa považuje za nekvalitný, ak obsahuje 1 % oxidu uhličitého. Táto hodnota sa akceptuje ako vypočítaná hodnota pri návrhu a inštalácii vetrania v miestnostiach.

Znečistenie vzduchu. Oxid uhoľnatý je bezfarebný plyn bez zápachu, ktorý vzniká pri nedokonalom spaľovaní paliva a do atmosféry sa dostáva s priemyselnými emisiami a výfukovými plynmi zo spaľovacích motorov. V megacities môže jeho koncentrácia dosiahnuť 50-200 mg / m3. Pri fajčení tabaku sa do tela dostáva oxid uhoľnatý. Oxid uhoľnatý je krvný a všeobecný toxický jed. Blokuje hemoglobín, stráca schopnosť prenášať kyslík do tkanív. Akútna otrava nastáva, keď je koncentrácia oxidu uhoľnatého vo vzduchu 200-500 mg/m3. V tomto prípade sa pozoruje bolesť hlavy, všeobecná slabosť, nevoľnosť a vracanie. Maximálna prípustná priemerná denná koncentrácia je 0 1 mg/m3, jednorazovo – 6 mg/m3. Vzduch môže byť znečistený oxidom siričitým, sadzami, dechtovými látkami, oxidmi dusíka a sírouhlíkom.

Mikroorganizmy. V malom množstve sa vždy nachádzajú vo vzduchu, kam sa unášajú spolu s pôdnym prachom. Mikróby infekčných chorôb vstupujúce do atmosféry rýchlo zomierajú. Mimoriadne epidemiologické nebezpečenstvo predstavuje vzduch v obytných priestoroch a športových zariadeniach. Napríklad v zápasníckych halách je mikrobiálny obsah až 26 000 na 1m3 vzduchu. Aerogénne infekcie sa v takomto vzduchu šíria veľmi rýchlo.

Prach predstavuje ľahké husté častice minerálneho alebo organického pôvodu, keď sa prach dostane do pľúc, zostáva tam a spôsobuje rôzne choroby. Priemyselný prach (olovo, chróm) môže spôsobiť otravu. V mestách by prach nemal presiahnuť 0,15 mg/m3 Športoviská musia byť pravidelne zavlažované, musia mať zelenú plochu a vykonávať mokré čistenie. Pre všetky podniky, ktoré znečisťujú ovzdušie, sú zriadené pásma sanitárnej ochrany. V súlade s triedou nebezpečnosti, ktorú majú rôzne veľkosti: pre podniky triedy 1 - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m Pri umiestňovaní športových zariadení v blízkosti podnikov je potrebné vziať do úvahy veternú ružicu, hygienickú ochranu zóny, miera znečistenia ovzdušia a pod.

Jedným z dôležitých opatrení na ochranu ovzdušia je preventívny a priebežný hygienický dozor a systematické monitorovanie stavu ovzdušia. Vyrába sa pomocou automatizovaný systém monitorovanie.

Čistý atmosférický vzduch na povrchu Zeme má nasledujúce chemické zloženie: kyslík - 20,93%, oxid uhličitý - 0,03-0,04%, dusík - 78,1%, argón, hélium, kryptón 1%.

Vydychovaný vzduch obsahuje o 25 % menej kyslíka a 100-krát viac oxidu uhličitého.
Kyslík. Najdôležitejšia zložka vzduchu. Zabezpečuje tok redoxných procesov v tele. Dospelý človek spotrebuje v pokoji 12 litrov kyslíka, pri fyzickej práci 10-krát viac. V krvi je kyslík viazaný na hemoglobín.

Ozón. Chemicky nestabilný plyn je schopný absorbovať slnečné krátkovlnné ultrafialové žiarenie, ktoré má škodlivý vplyv na všetko živé. Ozón pohlcuje dlhovlnné infračervené žiarenie vychádzajúce zo Zeme, a tým zabraňuje jeho nadmernému ochladzovaniu (ozónová vrstva Zeme). Pod vplyvom ultrafialového žiarenia sa ozón rozkladá na molekulu kyslíka a atóm. Ozón je baktericídny prostriedok na dezinfekciu vody. V prírode vzniká pri elektrických výbojoch, pri vyparovaní vody, pri ultrafialovom žiarení, pri búrke, v horách a v ihličnatých lesoch.

Oxid uhličitý. Vzniká v dôsledku redoxných procesov prebiehajúcich v tele ľudí a zvierat, spaľovaním paliva a rozkladom organických látok. Vo vzduchu miest sa koncentrácia oxidu uhličitého zvyšuje v dôsledku priemyselných emisií - až 0,045%, v obytných priestoroch - až 0,6-0,85. Dospelý v pokoji uvoľňuje 22 litrov oxidu uhličitého za hodinu a počas fyzickej práce - 2-3 krát viac. Známky zhoršenia pohody človeka sa objavujú iba pri dlhšom vdychovaní vzduchu s obsahom 1-1,5% oxidu uhličitého, výrazných funkčných zmenách - pri koncentrácii 2-2,5% a výrazných symptómoch (bolesť hlavy, celková slabosť, dýchavičnosť, búšenie srdca , znížený výkon) – na 3 – 4 %. Hygienický význam oxidu uhličitého spočíva v tom, že slúži ako nepriamy indikátor celkového znečistenia ovzdušia. Norma oxidu uhličitého v telocvičniach je 0,1%.

Dusík. Indiferentný plyn slúži ako riedidlo pre iné plyny. Zvýšená inhalácia dusíka môže mať narkotický účinok.

Oxid uhoľnatý. Vzniká pri nedokonalom spaľovaní organických látok. Nemá farbu ani vôňu. Atmosférická koncentrácia závisí od intenzity automobilovej dopravy. Prenikajúc cez pľúcne alveoly do krvi vytvára karboxyhemoglobín, v dôsledku čoho hemoglobín stráca schopnosť prenášať kyslík. Maximálne prípustné priemerná denná koncentrácia oxidu uhoľnatého je 1 mg/m3. Toxické dávky oxidu uhoľnatého v ovzduší sú 0,25-0,5 mg/l. Pri dlhšej expozícii bolesť hlavy, mdloby, búšenie srdca.

Oxid siričitý. Do atmosféry sa dostáva v dôsledku spaľovania paliva bohatého na síru (uhlia). Vzniká pri pražení a tavení sírnych rúd a pri farbení látok. Dráždi sliznice očí a horných dýchacích ciest. Prah citlivosti je 0,002-0,003 mg/l. Plyn má škodlivý vplyv na vegetáciu, najmä na ihličnaté stromy.
Mechanické nečistoty vzduchu prichádzajú vo forme dymu, sadzí, sadzí, rozdrvených častíc pôdy a iných pevných látok. Obsah prachu vo vzduchu závisí od charakteru pôdy (piesok, íl, asfalt), jej hygienického stavu (zalievanie, čistenie), znečistenia ovzdušia priemyselnými emisiami a hygienického stavu priestorov.

Prach mechanicky dráždi sliznice horných dýchacích ciest a očí. Systematické vdychovanie prachu spôsobuje ochorenia dýchacích ciest. Pri dýchaní nosom sa zadrží až 40-50% prachu. Z hygienického hľadiska je najnepriaznivejší mikroskopický prach, ktorý zostáva suspendovaný po dlhú dobu. Elektrický náboj prachu zvyšuje jeho schopnosť preniknúť a zotrvať v pľúcach. Prach. s obsahom olova, arzénu, chrómu a iných toxických látok spôsobuje typické otravy a pri preniknutí nielen vdýchnutím, ale aj cez kožu a gastrointestinálny trakt. V prašnom ovzduší sa výrazne znižuje intenzita slnečného žiarenia a ionizácia vzduchu. Na prevenciu nepriaznivé účinky prach na tele, obytné budovy sú náchylné na znečisťovanie ovzdušia na náveternej strane. Medzi nimi sú usporiadané zóny sanitárnej ochrany so šírkou 50-1000 m alebo viac. V obytných priestoroch systematicky mokré čistenie, vetranie miestností, výmena obuvi a vrchného ošatenia, používanie neprašných pôd a polievanie na otvorených priestranstvách.

Vzduchové mikroorganizmy. Bakteriálne znečistenie ovzdušia, ako aj iných predmetov vonkajšie prostredie(voda, pôda), predstavuje epidemiologické nebezpečenstvo. Vo vzduchu sú rôzne mikroorganizmy: baktérie, vírusy, plesne, kvasinkové bunky. Najbežnejší je prenos infekcií vzduchom: veľké množstvo mikróbov sa dostáva do vzduchu a dostáva sa do dýchacieho traktu zdravých ľudí pri dýchaní. Napríklad pri hlasnom rozhovore a ešte viac pri kašli a kýchaní sa rozprašujú drobné kvapôčky na vzdialenosť 1 – 1,5 m a šíria sa vzduchom na 8 – 9 m. ale vo väčšine prípadov sa ustáli za 40-60 minút. V prachu zostáva vírus chrípky a bacil záškrtu životaschopný 120 – 150 dní. Existuje známy vzťah: čím viac prachu je vo vzduchu v interiéri, tým je v ňom hojnejší obsah mikroflóry.

Vzduch je potrebný pre všetky živé organizmy: zvieratá na dýchanie a rastliny na výživu. Vzduch navyše chráni Zem pred škodlivým ultrafialovým žiarením Slnka. Hlavnými zložkami vzduchu sú dusík a kyslík. Vzduch obsahuje aj drobné prímesi vzácnych plynov, oxidu uhličitého a určité množstvo pevných častíc – sadzí a prachu. Všetky zvieratá potrebujú vzduch na dýchanie. Asi 21 % vzduchu tvorí kyslík. Molekula kyslíka (O2) pozostáva z dvoch viazaných kyslíkov.

Zloženie vzduchu

Percento rôznych plynov vo vzduchu sa mierne líši v závislosti od miesta, ročného obdobia a dňa. Dusík a kyslík sú hlavnými zložkami vzduchu. Jedno percento vzduchu tvoria vzácne plyny, oxid uhličitý, vodná para a znečisťujúce látky, ako je oxid dusičitý. Plyny obsiahnuté vo vzduchu je možné oddeliť pomocou frakčná destilácia. Vzduch sa ochladzuje, kým sa plyny nestanú kvapalným (pozri článok „“). Potom sa kvapalná zmes zahreje. Každá kvapalina má svoj vlastný bod varu a plyny vznikajúce počas varu sa môžu zbierať oddelene. Kyslík, dusík a oxid uhličitý sa neustále presúvajú zo vzduchu do ovzdušia a vracajú sa do ovzdušia, t.j. nastáva cyklus. Zvieratá vdychujú kyslík zo vzduchu a vydychujú oxid uhličitý.

Kyslík

Dusík

Viac ako 78 % vzduchu tvorí dusík. Bielkoviny, z ktorých sú postavené živé organizmy, obsahujú aj dusík. Hlavná priemyselná aplikácia dusík - produkcia amoniaku potrebné pre hnojivá. Na tento účel sa dusík kombinuje s. Dusík sa čerpá do obalov na mäso alebo ryby, pretože... pri kontakte s bežným vzduchom produkty oxidujú a znehodnocujú ľudské orgány určené na transplantáciu, pretože je chladný a chemicky inertný. Molekula dusíka (N2) pozostáva z dvoch viazaných atómov dusíka.

Vzácne plyny

Vzácnych plynov je 6 z 8. skupiny. Sú extrémne chemicky inertné. Iba oni existujú vo forme jednotlivých atómov, ktoré netvoria molekuly. Pre svoju pasivitu sa niektoré z nich používajú na plnenie lámp. Xenón ľudia prakticky nepoužívajú, ale argón sa pumpuje do žiaroviek a plní sa kryptónom žiarivky. Pri elektrickom nabití neón bliká červeno-oranžovo. Používa sa v sodíkových pouličných lampách a neónových lampách. Radón je rádioaktívny. Vzniká rozpadom kovového rádia. Veda nepozná žiadne zlúčeniny hélia a hélium sa považuje za úplne inertné. Jeho hustota je 7-násobná menšia hustota vzduch, preto sa ním plnia vzducholode. Héliom naplnené balóny sú vybavené vedeckým zariadením a vypustené do hornej atmosféry.

Skleníkový efekt

To je názov pre v súčasnosti pozorovaný nárast obsahu oxidu uhličitého v atmosfére a z toho vyplývajúce globálne otepľovanie, t.j. zvýšenie priemerných ročných teplôt na celom svete. Oxid uhličitý bráni teplu opustiť Zem, rovnako ako sklo vysoká teplota vnútri skleníka. Keďže je vo vzduchu viac oxidu uhličitého, v atmosfére sa zachytáva viac tepla. Aj mierne oteplenie spôsobuje zvýšenie hladiny morí, zmenu vetra a topenie časti ľadu na póloch. Vedci sa domnievajú, že ak bude hladina oxidu uhličitého stúpať rovnako rýchlo, potom by sa za 50 rokov mohla priemerná teplota zvýšiť o 1,5 °C až 4 °C.

PREDNÁŠKA č.3. Atmosférický vzduch.

Téma: Atmosférický vzduch, jeho chemické zloženie a fyziologické vlastnosti

význam komponentov.

znečistenie ovzdušia; ich vplyv na verejné zdravie.

Osnova prednášky:

Chemické zloženie atmosférického vzduchu.

Biologická úloha a fyziologický význam jeho zložiek: dusík, kyslík, oxid uhličitý, ozón, inertné plyny.

Pojem znečistenie ovzdušia a jeho zdroje.

Vplyv znečistenia ovzdušia na zdravie (priamy vplyv).

Vplyv znečistenia ovzdušia na životné podmienky obyvateľstva (nepriamy vplyv na zdravie).

Problematika ochrany ovzdušia pred znečistením.

Plynný obal Zeme sa nazýva atmosféra. Celková hmotnosť zemskej atmosféry je 5,13  10 15 ton.

Vzduch, ktorý tvorí atmosféru, je zmesou rôznych plynov. Zloženie suchého vzduchu na úrovni mora bude nasledovné:

Tabuľka č.1

Zloženie suchého vzduchu pri teplote 0 0 C a

tlak 760 mm Hg. čl.

Komponenty Komponenty	Percentuálne zloženie podľa objemu	Koncentrácia v mg/m 3
Kyslík
Oxid uhličitý
Oxid dusný

Zloženie zemskej atmosféry zostáva konštantné na súši, nad morom, v mestách a vo vidieckych oblastiach. Rovnako sa nemení s výškou. Malo by sa pamätať na to, že hovoríme o percentách zložiek vzduchu v rôznych nadmorských výškach. To sa však nedá povedať o hmotnostnej koncentrácii plynov. Keď stúpate nahor, hustota vzduchu klesá a počet molekúl obsiahnutých v jednotke priestoru tiež klesá. V dôsledku toho klesá hmotnostná koncentrácia plynu a jeho parciálny tlak.

Zastavme sa pri charakteristike jednotlivých zložiek vzduchu.

Hlavnou zložkou atmosféry je dusíka. Dusík je inertný plyn. Nepodporuje dýchanie ani spaľovanie. V dusíkovej atmosfére je život nemožný.

Dusík hrá dôležitú biologickú úlohu. Dusík vo vzduchu pohlcujú určité druhy baktérií a rias, ktoré z neho vytvárajú organické zlúčeniny.

Vplyvom atmosférickej elektriny vzniká malé množstvo dusíkových iónov, ktoré sa zrážkami vyplavujú z atmosféry a obohacujú pôdu o soli kyseliny dusnej a dusičnej. Soli kyseliny dusnej sa vplyvom pôdnych baktérií premieňajú na dusitany. Dusitany a amónne soli sú absorbované rastlinami a slúžia na syntézu bielkovín.

Takto sa uskutočňuje premena inertného atmosférického dusíka na živú hmotu organického sveta.

Pre nedostatok dusíkatých hnojív prírodného pôvodu sa ich ľudstvo naučilo získavať umelo. Bol vytvorený a rozvíja sa priemysel dusíkatých hnojív, ktorý spracováva vzdušný dusík na amoniak a dusíkaté hnojivá.

Biologický význam dusíka sa neobmedzuje len na jeho účasť v kolobehu dusíkatých látok. Hrá dôležitú úlohu ako riedidlo vzdušného kyslíka, pretože v čistom kyslíku je život nemožný.

Zvýšenie obsahu dusíka vo vzduchu spôsobuje hypoxiu a asfyxiu v dôsledku zníženia parciálneho tlaku kyslíka.

Keď sa parciálny tlak zvyšuje, dusík vykazuje narkotické vlastnosti. V podmienkach otvorenej atmosféry sa však narkotický účinok dusíka neprejavuje, pretože kolísanie jeho koncentrácie je nevýznamné.

Najdôležitejšia zložka atmosféry je plynná kyslík (O 2 ) .

Kyslík v našom slnečná sústava nachádza vo voľnom stave iba na Zemi.

V súvislosti s evolúciou (vývojom) suchozemského kyslíka bolo urobených veľa predpokladov. Najviac uznávaným vysvetlením je, že prevažná väčšina kyslíka v modernej atmosfére bola produkovaná fotosyntézou v biosfére; a len počiatočné, malé množstvo kyslíka sa vytvorilo ako výsledok fotosyntézy vody.

Biologická úloha kyslíka je mimoriadne veľká. Bez kyslíka je život nemožný. Atmosféra Zeme obsahuje 1,18  10 15 ton kyslíka.

V prírode neustále prebiehajú procesy spotreby kyslíka: dýchanie ľudí a zvierat, procesy spaľovania, oxidácia. Zároveň nepretržite prebiehajú procesy obnovy obsahu kyslíka vo vzduchu (fotosyntéza). Rastliny absorbujú oxid uhličitý, rozkladajú ho, metabolizujú uhlík a uvoľňujú kyslík do atmosféry. Rastliny vypúšťajú do atmosféry 0,5  10 5 miliónov ton kyslíka. To stačí na pokrytie prirodzenej straty kyslíka. Preto je jeho obsah vo vzduchu konštantný a predstavuje 20,95 %.

Nepretržité prúdenie vzdušných hmôt premiešava troposféru, a preto nie je rozdiel v obsahu kyslíka v mestách a na vidieku. Koncentrácia kyslíka kolíše v rozmedzí niekoľkých desatín percenta. Nezáleží na tom. V hlbokých dierach, studniach a jaskyniach však môže obsah kyslíka klesnúť, takže zostup do nich je nebezpečný.

Keď parciálny tlak kyslíka klesá u ľudí a zvierat, pozorujú sa javy hladovania kyslíkom. Keď stúpate nad hladinu mora, dochádza k výrazným zmenám parciálneho tlaku kyslíka. Jav nedostatku kyslíka možno pozorovať pri horolezectve (horolezectvo, turistika) a pri cestovaní lietadlom. Výstup do nadmorskej výšky 3000 m môže spôsobiť nadmorskú výšku alebo horskú chorobu.

Pri dlhodobom pobyte vo vysokých horách si ľudia zvyknú na nedostatok kyslíka a dochádza k aklimatizácii.

Vysoký parciálny tlak kyslíka je pre človeka nepriaznivý. Pri parciálnom tlaku nad 600 mm klesá vitálna kapacita pľúc. Inhalácia čistého kyslíka (parciálny tlak 760 mm) spôsobuje pľúcny edém, zápal pľúc a kŕče.

V prirodzených podmienkach nedochádza k zvýšenému obsahu kyslíka vo vzduchu.

Ozón je neoddeliteľnou súčasťou atmosféry. Jeho hmotnosť je 3,5 miliardy ton. Obsah ozónu v atmosfére sa mení v závislosti od ročného obdobia: na jar je vysoký, na jeseň je nízky. Obsah ozónu závisí od zemepisnej šírky oblasti: čím bližšie k rovníku, tým je nižší. Koncentrácia ozónu má denné kolísanie: maximum dosahuje na poludnie.

Koncentrácia ozónu je v nadmorskej výške rozložená nerovnomerne. Jeho najvyšší obsah sa pozoruje v nadmorskej výške 20-30 km.

Ozón sa neustále vytvára v stratosfére. Pod vplyvom ultrafialového žiarenia zo slnka sa molekuly kyslíka disociujú (rozpadnú) a vytvárajú atómový kyslík. Atómy kyslíka sa rekombinujú (spájajú) s molekulami kyslíka a vytvárajú ozón (O3). Vo výškach nad a pod 20-30 km sa procesy fotosyntézy (tvorby) ozónu spomaľujú.

Prítomnosť ozónovej vrstvy v atmosfére má veľký význam pre existenciu života na Zemi.

Ozón blokuje krátkovlnnú časť spektra slnečného žiarenia a neprepúšťa vlny kratšie ako 290 nm (nanometrov). Bez ozónu by bol život na Zemi nemožný kvôli ničivému účinku krátkodobého ultrafialového žiarenia na všetko živé.

Ozón tiež absorbuje infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou 9,5 mikrónov (mikrónov). Vďaka tomu ozón zadržiava asi 20 percent tepelného žiarenia zeme, čím sa znižuje jeho tepelné straty. Pri absencii ozónu by bola absolútna teplota Zeme o 7 0 nižšia.

Ozón sa do spodnej vrstvy atmosféry – troposféry – dostáva zo stratosféry v dôsledku miešania vzdušných hmôt. Pri slabom miešaní koncentrácia ozónu na zemskom povrchu klesá. Nárast ozónu vo vzduchu sa pozoruje počas búrky v dôsledku výbojov atmosférickej elektriny a zvýšenia turbulencie (premiešavania) atmosféry.

Výrazné zvýšenie koncentrácie ozónu v ovzduší je zároveň výsledkom fotochemickej oxidácie organických látok, ktoré sa dostávajú do atmosféry s výfukovými plynmi vozidiel a priemyselnými emisiami. Ozón je toxická látka. Ozón pôsobí dráždivo na sliznice očí, nosa a hrdla v koncentrácii 0,2-1 mg/m3.

Oxid uhličitý (CO 2 ) je prítomný v atmosfére v koncentrácii 0,03 %. Jeho celkové množstvo je 2330 miliárd ton. Veľké množstvo Oxid uhličitý sa nachádza rozpustený vo vode morí a oceánov. Vo viazanej forme je súčasťou dolomitov a vápencov.

Atmosféra sa neustále dopĺňa oxidom uhličitým v dôsledku životne dôležitých procesov živých organizmov, procesov spaľovania, rozkladu a fermentácie. Človek vypustí 580 litrov oxidu uhličitého za deň. Pri rozklade vápenca sa uvoľňuje veľké množstvo oxidu uhličitého.

Napriek prítomnosti mnohých zdrojov tvorby nedochádza k významnej akumulácii oxidu uhličitého vo vzduchu. Oxid uhličitý je neustále asimilovaný (absorbovaný) rastlinami počas procesu fotosyntézy.

Okrem rastlín regulujú obsah oxidu uhličitého v atmosfére aj moria a oceány. Keď sa parciálny tlak oxidu uhličitého vo vzduchu zvýši, rozpúšťa sa vo vode a keď sa zníži, uvoľní sa do atmosféry.

V povrchovej atmosfére dochádza k miernemu kolísaniu koncentrácie oxidu uhličitého: nad oceánom je nižšia ako nad pevninou; vyššie v lese ako na poli; vyššia v mestách ako mimo mesta.

Oxid uhličitý zohráva veľkú úlohu v živote zvierat a ľudí. Stimuluje dýchacie centrum.

IN atmosférický vzduch existuje určité množstvo inertné plyny argón, neón, hélium, kryptón a xenón. Tieto plyny patria do nulovej skupiny periodickej tabuľky, nereagujú s inými prvkami a sú inertné v chemickom zmysle.

Inertné plyny sú narkotické. Ich narkotické vlastnosti sa prejavujú pri vysokom barometrickom tlaku. V otvorenej atmosfére sa narkotické vlastnosti inertných plynov nemôžu prejaviť.

Okrem zložiek atmosféry obsahuje rôzne nečistoty prírodného pôvodu a znečistenie vnesené v dôsledku ľudskej činnosti.

Nečistoty, ktoré sú prítomné vo vzduchu iné ako jeho prirodzené chemické zloženie, sa nazývajú znečistenie ovzdušia.

Znečistenie ovzdušia sa delí na prirodzené a umelé.

Prírodné znečistenie zahŕňa nečistoty, ktoré sa dostávajú do ovzdušia v dôsledku spontánnych prírodných procesov (rastlinný a pôdny prach, sopečné erupcie, kozmický prach).

Umelé znečistenie ovzdušia vzniká v dôsledku ľudskej výrobnej činnosti.

Umelé zdroje znečistenia ovzdušia sú rozdelené do 4 skupín:

doprava;

priemysel;

tepelná energetika;

spaľovanie odpadkov.

Zastavme sa pri ich stručnej charakteristike.

Súčasný stav je charakteristický tým, že objem emisií z cestnej dopravy prevyšuje objem emisií z priemyselných podnikov.

Jedno auto vypustí do ovzdušia viac ako 200 chemických zlúčenín. Každé auto spotrebuje ročne v priemere 2 tony paliva a 30 ton vzduchu a vypustí 700 kg oxidu uhoľnatého (CO), 230 kg nespálených uhľovodíkov, 40 kg oxidov dusíka (NO 2) a 2-5 kg ​​​pevných látok do atmosféry.

Moderné mesto je presýtené inými druhmi dopravy: železničnou, vodnou a leteckou. Celkové množstvo emisií do životného prostredia zo všetkých druhov dopravy má tendenciu neustále narastať.

Priemyselné podniky sú z hľadiska miery poškodenia životného prostredia na druhom mieste po doprave.

Najintenzívnejšími znečisťovateľmi ovzdušia sú podniky hutníctva železa a neželezných kovov, petrochemický a koksochemický priemysel, ako aj podniky vyrábajúce stavebné materiály. Do atmosféry vypúšťajú desiatky ton sadzí, prachu, kovov a ich zlúčenín (meď, zinok, olovo, nikel, cín atď.).

Kovy, ktoré vstupujú do atmosféry, znečisťujú pôdu, hromadia sa v nej a prenikajú do vody nádrží.

V oblastiach, kde sa nachádzajú priemyselné podniky, je obyvateľstvo vystavené riziku nepriaznivých účinkov znečistenia ovzdušia.

Okrem pevných častíc priemysel vypúšťa do ovzdušia rôzne plyny: anhydrid kyseliny sírovej, oxid uhoľnatý, oxidy dusíka, sírovodík, uhľovodíky a rádioaktívne plyny.

Znečisťujúce látky môžu zostať v životnom prostredí po dlhú dobu a mať škodlivý vplyv na ľudský organizmus.

Napríklad uhľovodíky zostávajú v prostredí až 16 rokov a aktívne sa podieľajú na fotochemických procesoch v atmosférickom vzduchu s tvorbou toxických hmiel.

Masívne znečistenie ovzdušia sa pozoruje pri spaľovaní tuhých a kvapalných palív v tepelných elektrárňach. Sú hlavnými zdrojmi znečistenia ovzdušia oxidmi síry a dusíka, oxidom uhoľnatým, sadzami a prachom. Tieto zdroje sa vyznačujú masívnym znečistením ovzdušia.

V súčasnosti je známych veľa faktov o nepriaznivých vplyvoch znečistenia ovzdušia na ľudské zdravie.

Znečistenie ovzdušia má akútne aj chronické účinky na ľudský organizmus.

Príkladmi akútneho vplyvu znečistenia ovzdušia na verejné zdravie sú toxické hmly. Za nepriaznivých meteorologických podmienok sa zvýšili koncentrácie toxických látok v ovzduší.

Prvá toxická hmla bola zaznamenaná v Belgicku v roku 1930. Niekoľko stoviek ľudí bolo zranených a 60 ľudí zomrelo. Následne sa podobné prípady opakovali: v roku 1948 v americkom meste Donora. Postihnutých bolo 6000 ľudí. V roku 1952 zomrelo v dôsledku Veľkej londýnskej hmly 4000 ľudí. V roku 1962 zomrelo z rovnakého dôvodu 750 Londýnčanov. V roku 1970 trpelo smogom nad japonským hlavným mestom (Tokiom) 10 tisíc ľudí a v roku 1971 – 28 tisíc.

Okrem uvedených katastrof analýzy výskumných materiálov domácich a zahraničných autorov upozorňujú na nárast všeobecnej chorobnosti obyvateľstva v dôsledku znečistenia ovzdušia.

Štúdie vykonané v tomto ohľade nám umožňujú dospieť k záveru, že v dôsledku vystavenia znečisteniu ovzdušia v priemyselných centrách dochádza k nárastu:

celková úmrtnosť na kardiovaskulárne a respiračné choroby;

akútna nešpecifická chorobnosť horných dýchacích ciest;

chronická bronchitída;

bronchiálna astma;

emfyzém;

rakovina pľúc;

znížená dĺžka života a tvorivá činnosť.

Okrem toho v súčasnosti matematická analýza odhalila štatisticky významnú koreláciu medzi úrovňou incidencie populácie s chorobami krvi, tráviaceho ústrojenstva, kožnými chorobami a úrovňou znečistenia ovzdušia.

Dýchací systém, zažívacie ústrojenstvo a koža sú " vstupná brána» pre toxické látky a slúžia ako ciele pre ich priame a nepriame pôsobenie.

Vplyv znečistenia ovzdušia na životné podmienky sa považuje za nepriamy (nepriamy) vplyv znečistenia ovzdušia na verejné zdravie.

Obsahuje:

zníženie celkového osvetlenia;

zníženie ultrafialového žiarenia zo slnka;

zmeny klimatických podmienok;

zhoršenie životných podmienok;

negatívny vplyv na zelené plochy;

negatívny vplyv na zvieratá.

Látky znečisťujúce ovzdušie spôsobujú veľké škody na budovách, konštrukciách a stavebných materiáloch.

Celkové ekonomické náklady pre Spojené štáty v dôsledku látok znečisťujúcich ovzdušie, vrátane ich vplyvu na ľudské zdravie, stavebné materiály, kovy, tkaniny, kožu, papier, farby, gumu a iné materiály, predstavujú 15 až 20 miliárd dolárov ročne.

Všetko uvedené naznačuje, že ochrana ovzdušia pred znečistením je mimoriadne dôležitým problémom a predmetom veľkej pozornosti odborníkov vo všetkých krajinách sveta.

Všetky opatrenia na ochranu ovzdušia sa musia vykonávať komplexne v niekoľkých oblastiach:

Legislatívne opatrenia. Ide o zákony prijaté vládou danej krajiny zamerané na ochranu ovzdušia;

Racionálne umiestnenie priemyselných a obytných oblastí;

Technologické opatrenia zamerané na zníženie emisií do ovzdušia;

Sanitárne opatrenia;

Vývoj hygienických noriem pre atmosférický vzduch;

Monitorovanie čistoty atmosférického vzduchu;

Kontrola nad prácou priemyselných podnikov;

Zlepšenie obývané oblasti, terénne úpravy, polievanie, vytváranie ochranných medzier medzi priemyselné podniky a obytné komplexy.

Okrem uvedených opatrení vnútorného štátneho plánu sa v súčasnosti vypracovávajú a vo veľkej miere realizujú medzištátne programy na ochranu atmosférického ovzdušia.

Problém ochrany ovzdušia je riešený v rade medzinárodných organizácií – WHO, OSN, UNESCO a ďalších.