Азот входит в состав воздуха. Из каких газов состоит воздух

Химический состав воздуха

Азот входит в состав воздуха. Из каких газов состоит воздух

Химический состав воздуха имеет важное значение в осуществлении дыхательной функции. Атмосферный воздух – это смесь газов: кислорода, углекислого газа, аргона, азота, неона, криптона, ксенона, водорода, озона и др. Кислород – наиболее важен. В покое человек поглощает 0,3 л/мин.

При физической деятельности потребление кислорода возрастает и может достигать 4,5 –8 л/мин Колебания содержания кислорода в атмосфере невелики и не превышают 0.5%. Если содержание кислорода уменьшается до 11-13%, появляются явления кислородной недостаточности. кислорода 7-8% могут привести к смерти.

Углекислый газ – без цвета и запаха, образуется при дыхании и гниении, сгорании топлива. В атмосфере составляет 0,04%, а в промзонах – 0,05-0.06%. При большом скоплении людей может увеличиваться до 0,6 – 0,8%. При продолжительном вдыхании воздуха с содержанием 1-1,5% углекислого газа отмечается ухудшение самочувствия, а при 2-2,5% – патологические сдвиги.

При 8-10% потеря сознания и смерть, воздух имеет давление, называемое атмосферным или барометрическим. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм.рт.ст.), гектопаскалях (гПа), миллибарах (мб). Нормальным принято считать давление атмосферы на уровне моря на широте 45˚ при температуре воздуха 0 ˚С. Оно равно 760 мм.рт.ст.

(Воздух в помещении считается недоброкачественным, если он содержит 1% углекислого газа. Эта величина принимается как расчетная при проектировании и устройстве вентиляции в помещениях. 
Загрязнения воздуха.

Окись углерода – газ без цвета и запаха, образуется при неполном сгорании топлива и поступает в атмосферу с промвыбросами и выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. В мегаполисах его концентрация может доходить до 50-200мг/м3. При курении табака окись углерода попадает в организм. Окись углерода – кровяной и общетоксический яд.

Она блокирует гемоглобин, он теряет способность переносить кислород к тканям. Острое отравление происходит при концентрации окиси углерода в воздухе в 200-500 мг/м3. При этом наблюдается головная боль, общая слабость, тошнота, рвота. Предельно допустимая концентрация среднесуточная 0 1 мг/м3, разовая – 6 мг/м3. Воздух могут загрязнять сернистый газ, сажа, смолистые вещества, окислы азота, сероуглерод.

Микроорганизмы. В небольших количествах всегда находятся в воздухе, куда они заносятся с почвенной пылью. Попадающие в атмосферу микробы инфекционных заболеваний быстро погибают.

Особую опасность в эпидотношении представляет воздух жилых помещений и спортсооружений. Например, в борцовских залах наблюдается содержание микробов до 26000 в 1м3 воздуха.

Аэрогенные инфекции в таком воздухе очень быстро распространяются.

Пыль представляет собой легкие плотные частицы минерального или органического происхождения, попадая в легкие пыль, там задерживается и вызывает различные заболевания. Производственная пыль (свинцовая, хромовая) может вызвать отравления. В городах пыль не должна превышать 0,15 мг/м3.

Спортплощадки необходимо регулярно поливать, иметь зеленую зону, проводить влажную уборку. Для всех предприятий, загрязняющих атмосферу, установлены санитарно-защитные зоны. В соответствии с классом вредности они имеют разные размеры: для предприятий 1 класса – 1000 м, 2 – 500 м, 3 – 300 м, 4 –100 м, 5 – 50 м.

При размещении спортсооружений вблизи предприятий необходимо учитывать розу ветров, санитарно-защитные зоны, степень загазованности воздуха и др.

Одним из важных мероприятий по охране воздушной среды являются предупредительный и текущий санитарный надзор и систематический контроль состояния атмосферного воздуха. Он производится с помощью автоматизированной системы мониторинга.

Чистый атмосферный воздух у поверхности Земли имеет следующий химический состав: кислород – 20,93%, углекислый газ – 0,03-0,04%,азот – 78,1%, аргон, гелий, криптон 1%.

В выдыхаемом воздухе кислорода на 25% меньше, а углекислого газа – в 100 раз больше. 

Кислород. Важнейшая составная часть воздуха. Он обеспечивает течение окислительно-восстановительных процессов в организме. Взрослый человек в покое потребляет 12 л кислорода, при физической работе в 10 раз больше. В крови кислород находится в связи с гемоглобином.

Озон. Химически неустойчивый газ, способен поглощать солнечную коротковолновую ультрафиолетовую радиацию, губительно действующую на все живое.

Озон поглощает длинноволновую инфракрасную радиацию, исходящую от Земли, и тем самым препятствует ее чрезмерному охлаждению (озоновый слой Земли). Под воздействием УФО озон разлагается на молекулу и атом кислорода. Озон – бактерицидное средство при обеззараживании воды.

В природе он образуется при электрических разрядах, в процессе испарения воды, при УФО, во время грозы, в горах и в хвойных лесах.

Углекислый газ. Образуется в результате окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме людей и животных, горения топлива, гниения органических веществ.

В воздухе городов концентрация углекислого газа увеличена за счет промышленных выбросов – до 0,045%, в жилых помещениях – до 0,6-0,85. Взрослый человек в покое выделяет 22 л углекислоты в час, а при физической работе – в 2-3 раза больше.

Признаки ухудшения самочувствия у человека появляются только при продолжительном вдыхании воздуха, содержащего 1-1,5% углекислого газа, выраженные функциональные изменения – при концентрации 2-2,5% и резко выраженные симптомы (головная боль, общая слабость, одышка, сердцебиение, понижение работоспособности) – при 3-4%. Гигиеническое значение углекислого газа заключается в том, что он служит косвенным показателем общего загрязнения воздуха. Норма углекислого газа в спортзалах – 0,1%.

Азот. Индифферентный газ, служит разбавителем других газов. Повышенное вдыхание азота может оказать наркотическое действие.

Окись углерода. Образуется при неполном сгорании органических веществ. Не обладает ни цветом, ни запахом. Концентрация в атмосфере зависит от интенсивности автомобильного движения.

Проникая через легочные альвеолы в кровь, она образует карбооксигемоглобин, в результате гемоглобин теряет способность переносить кислород. Предельно допустимая среднесуточная концентрация окиси углерода составляет 1мг/м3.

Токсические дозы окиси углерода в воздухе составляют 0,25-0,5 мг/л. При длительном воздействии головная боль, обморок, сердцебиение.

Сернистый газ. Он поступает в атмосферу в результате сжигания топлива, богатого серой (каменный уголь). Образуется при обжиге и плавлении сернистых руд, при крашении тканей. Он раздражает слизистые глаз и ВДП. Порог ощущения 0,002-0,003мг/л. Газ вредно действует на растительность, особенно хвойные породы деревьев. 

Механические примеси воздуха поступают в виде дыма, копоти, сажи, измельченных частиц почвы и других твердых веществ. Запыленность воздуха зависит от характера почвы (песок, глина, асфальт), ее санитарного состояния (полив, уборка), от загрязнения атмосферы промышленными выбросами, санитарного состояния помещений.Пыль механически раздражает слизистые оболочки ВДП и глаз. Систематическое вдыхание пыли вызывает заболевания органов дыхания. При дыхании через нос задерживается до 40-50% пыли. Микроскопическая пыль, долго находящаяся во взвешенном состоянии наиболее неблагоприятна в гигиеническом отношении. Электрозаряженность пыли усиливает ее способность проникать в легкие и задерживаться в них. Пыль. содержащая свинец, мышьяк, хром и др. ядовитые вещества, вызывает типичные явления отравления, причем при проникновении не только при вдыхании, но и через кожу и ЖКТр. В запыленном воздухе значительно уменьшается интенсивность солнечной радиации и ионизация воздуха. Для профилактики неблагоприятного воздействия пыли на организм жилые дома располагают к загрязнителям воздуха с наветренной стороны. Между ними устраиваются санитарно- защитные зоны шириной 50-1000 м и более. В жилых помещениях систематическая влажная уборка, проветривание помещений, смена обуви и верхней одежды, на открытых площадках использование не пылящих грунтов и полив.

Микроорганизмы воздуха. Бактериальное загрязнение воздуха, как и других объектов внешней среды (вода, почва), представляет опасность в эпидемиологическом плане. В воздухе находятся различные микроорганизмы: бактерии, вирусы, плесневые грибки, дрожжевые клетки.

Самым распространенным является воздушно-капельный способ передачи инфекций: в воздух поступает большое количество микробов, при дыхании попадающих в дыхательные пути здоровых людей.

Например, при громком разговоре, а тем боле при кашле и чихании мельчайшие капельки разбрызгиваются на расстояние 1-1,5 м и с воздухом распространяются на 8-9 м. Эти капельки могут находиться во взвешенном состоянии 4-5 часов, но в большинстве случаев оседают через 40-60 минут.

В пыли вирус гриппа и дифтерийные палочки сохраняют жизнеспособность 120-150 дней. Существует известная взаимосвязь: чем больше пыли в воздухе помещений, тем обильнее в нем содержание микрофлоры.

Источник: http://opace.ru/a/himicheskiy_sostav_vozduha

Состав атмосферы

Азот входит в состав воздуха. Из каких газов состоит воздух

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли. Простирающаяся вверх на 3000 км от земной поверхности. Ее следы прослеживаются до высоты до 10 000 км. А. имеет неравномерную плотности 50 5 ее массы сосредоточены до 5 км, 75 % – до 10 км, 90 % до 16 км.

См. статью: Словарь. Состав и строение атмосферы.

Атмосфера состоит из воздуха – механической смеси нескольких газов.

Азот (78 %) в атмосфере играет роль разбавителя кислорода, регулируя темп окисления, а, следовательно, скорость и напряженность биологических процессов. Азот – главный элемент земной атмосферы, который непрерывно обменивается с живым веществом биосферы, причем составными частями последнего служат соединения азота (аминокислоты, пурины и др.).

Извлечение азота из атмосферы происходит неорганическим и биохимическим путями, хотя они тесно взаимосвязаны. Неорганическое извлечение связано с образованием его соединений N2O, N2O5, NO2, NH3. Они находятся в атмосферных осадках и образуются в атмосфере под действием электрических разрядов во время гроз или фотохимических реакций под влиянием солнечной радиации.

Биологическое связывание азота осуществляется некоторыми бактериями в симбиозе с высшими растениями в почвах. Азот также фиксируется некоторыми микроорганизмами планктона и водорослями в морской среде. В количественном отношении биологическое связывание азота превышает его неорганическую фиксацию.

Обмен всего азота атмосферы происходит примерно в течение 10 млн. лет. Азот содержится в газах вулканического происхождения и в изверженных горных породах. При нагревании различных образцов кристаллических пород и метеоритов азот освобождается в виде молекул N2 и NH3.

Однако главной формой присутствия азота, как на Земле, так и на планетах земной группы, является молекулярная. Аммиак, попадая в верхние слои атмосферы, быстро окисляется, высвобождая азот. В осадочных горных породах он захороняется совместно с органическим веществом и находится в повышенном количестве в битуминозных отложениях.

В процессе регионального метаморфизма этих пород азот в различной форме выделяется в атмосферу Земли.

Геохимический круговорот азота (В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Кислород (21 %) используется живыми организмами для дыхания, входит в состав органического вещества (белки, жиры, углеводы). Озон О3. задерживает губительную для жизни ультрафиолетовую радиацию Солнца.

Кислород – второй по распространению газ атмосферы, играющий исключительно важную роль во многих процессах биосферы. Господствующей формой его существования является О2.

В верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовой радиации происходит диссоциация молекул кислорода, а на высоте примерно 200 км отношение атомарного кислорода к молекулярному (О : О2) становится равным 10.

При взаимодействии этих форм кислорода в атмосфере (на высоте 20-30 км) возникает озоновый пояс (озоновый экран). Озон (О3) необходим живым организмам, задерживая губительную для них большую часть ультрафиолетовой радиации Солнца.

свободного кислорода в земной атмосфере отражает баланс между его фотосинтезирующей продукцией и процессами поглощения (окисление органики, деструкция вещества мертвых организмов). Расчеты показывают, что кислород в атмосфере Земли обновляется в течение 3-4 тыс. лет, т.е. относится к весьма мобильным компонентам газовой оболочки.

На ранних этапах развития Земли свободный кислород возникал в очень малых количествах в результате фотодиссоциации молекул углекислого газа и воды в верхних слоях атмосферы. Однако эти малые количества быстро расходовались на окисление других газов.

С появлением в океане автотрофных фотосинтезирующих организмов положение существенно изменилось. Количество свободного кислорода в атмосфере стало прогрессивно возрастать, активно окисляя многие компоненты биосферы.

Так, первые порции свободного кислорода способствовали прежде всего переходу закисных форм железа в окисные, а сульфидов в сульфаты.

См. статью «Эволюция газового состава атмосферного воздуха»

В конце концов количество свободного кислорода в атмосфере Земли достигло определенной массы и оказалось сбалансированным таким образом, что количество производимого стало равно количеству поглощаемого. В атмосфере установилось относительное постоянство содержания свободного кислорода.

Геохимический круговорот кислорода (В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Углекислый газ, идет на образование живого вещества, а вместе с водяным паром создает так называемый «оранжерейный (парниковый) эффект».

Углерод (углекислота) – его большая часть в атмосфере находится в виде СО2 и значительно меньшая в форме СН4.

Значение геохимической истории углерода в биосфере исключительно велико, поскольку он входит в состав всех живых организмов.

В пределах живых организмов преобладают восстановленные формы нахождения углерода, а в окружающей среде биосферы – окисленные. Таким образом, устанавливается химический обмен жизненного цикла: СО2 ↔ живое вещество.

Источником первичной углекислоты в биосфере является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. Часть этой углекислоты возникает при термическом разложении древних известняков в различных зонах метаморфизма. Миграция СО2 в биосфере протекает двумя способами.

Первый способ выражается в поглощении СО2 в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении в благоприятных восстановительных условиях в литосфере в виде торфа, угля, нефти, горючих сланцев.

По второму способу миграция углерода приводит к созданию карбонатной системы в гидросфере, где СО2 переходит в Н2СО3, НСО3-1, СО3-2. Затем с участием кальция (реже магния и железа) происходит осаждение карбонатов биогенным и абиогенным путем. Возникают мощные толщи известняков и доломитов. По оценке А.Б.

Ронова, соотношение органического углерода (Сорг) к углероду карбонатному (Скарб) в истории биосферы составляло 1:4.

Наряду с глобальным круговоротом углерода существует еще ряд его малых круговоротов. Так, на суше зеленые растения поглощают СО2 для процесса фотосинтеза в дневное время, а в ночное – выделяют его в атмосферу.

С гибелью живых организмов на земной поверхности происходит окисление органических веществ (с участием микроорганизмов) с выделением СО2 в атмосферу.

В последние десятилетия особое место в круговороте углерода занимает массовое сжигание ископаемого топлива и возрастание его содержания в современной атмосфере.

Круговорот углерода в географической оболочке (по Ф. Рамаду, 1981)

Аргон – третий по распространению атмосферный газ, что резко отличает его от крайне скудно распространенных других инертных газов. Однако аргон в своей геологической истории разделяет судьбу этих газов, для которых характерны две особенности:

  1. необратимость их накопления в атмосфере;
  2. тесная связь с радиоактивным распадом определенных неустойчивых изотопов.

Инертные газы находятся вне круговорота большинства циклических элементов в биосфере Земли.

Все инертные газы можно подразделить на первичные и радиогенные. К первичным относятся те, которые были захвачены Землей в период ее образования. Они распространены крайне редко.

Первичная часть аргона представлена преимущественно изотопами 36Аr и 38Аr, в то время как атмосферный аргон состоит полностью из изотопа 40Аr (99,6%), который, несомненно, является радиогенным.

В калийсодержащих породах происходило и происходит накопление радиогенного аргона за счет распада калия-40 путем электронного захвата: 40К + е → 40Аr.

Поэтому содержание аргона в горных породах определяется их возрастом и количеством калия. В такой мере концентрация гелия в породах служит функцией их возраста и содержания тория и урана.

Аргон и гелий выделяются в атмосферу из земных недр во время вулканических извержений, по трещинам в земной коре в виде газовых струй, а также при выветривании горных пород. Согласно расчетам, выполненным П. Даймоном и Дж.

Калпом, гелий и аргон в современную эпоху накапливаются в земной коре и в сравнительно малых количествах поступают в атмосферу. Скорость поступления этих радиогенных газов настолько мала, что не могла в течение геологической истории Земли обеспечить наблюдаемое содержание их в современной атмосфере.

Поэтому остается предположить, что большая часть аргона атмосферы поступила из недр Земли на самых ранних этапах ее развития и значительно меньшая добавилась впоследствии в процессе вулканизма и при выветривании калийсодержащих горных пород.

Таким образом, в течение геологического времени у гелия и аргона были разные процессы миграции. Гелия в атмосфере весьма мало (около 5*10-4%), причем «гелиевое дыхание» Земли было более облегченным, так как он, как самый легкий газ, улетучивался в космическое пространство. А «аргоновое дыхание» – тяжелым и аргон оставался в пределах нашей планеты.

Большая часть первичных инертных газов, как неон и ксенон, была связана с первичным неоном, захваченным Землей в период ее образования, а также с выделением при дегазации мантии в атмосферу. Вся совокупность данных по геохимии благородных газов свидетельствует о том, что первичная атмосфера Земли возникла на самых ранних стадиях своего развития.

В атмосфере содержится и водяной пар и вода в жидком и твердом состоянии. Вода в атмосфере является важным аккумулятором тепла.

В нижних слоях атмосферы содержится большое количество минеральной и техногенной пыли и аэрозолей, продуктов горения, солей, спор и пыльцы растений и т.д.

До высоты 100-120 км, вследствие полного перемешивания воздуха состав атмосферы однороден. Соотношение между азотом и кислородом постоянно. Выше преобладают инертные газы, водород и др. В нижних слоях атмосферы находится водяной пар. С удалением от земли содержание его падает. Выше соотношение газов изменяется, например на высоте 200-800 км, кислород преобладает над азотом в 10-100 раз.

Первичная атмосфера Земли состояла главным образом из водяных паров, водорода и аммиака. Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца водяные пары разлагались на водород и кислород. Водород уходил в космическое пространство, кислород вступал в реакцию с аммиаком и образовывались азот и вода.

В начале геологической истории Земля благодаря магнитосфере, изолировавшей её от солнечного ветра, создала вторичную собственную углекислую атмосферу. Углекислый газ поступал из недр при интенсивных вулканических извержениях.

С появлением в конце палеозоя зеленых растений кислород стал поступать в атмосферу в результате разложения углекислого газа при фотосинтезе, и состав атмосферы принял современный вид. Современная атмосфера в значительной степени продукт живого вещества биосферы.

Полное обновление кислорода планеты живым веществом происходит за 5200-5800 лет. Вся его масса усваивается живыми организмами приблизительно за 2 тыс. лет, вся углекислота – за 300-395 лет.

Состав первичной и современной атмосферы Земли

ГазыСостав земной атмосферы
При образовании*В настоящее время
Азот N21,578
Кислород О2021
Озон О310-5
Углекислый газ СО2980,03
Оксид углерода СО10-4
Водяной пар0,40,1
Аргон Аr0,190,93

Также в первичной атмосфере присутствовали метан, аммиак, водород и др. Свободный кислород появился в атмосфере 1,8-2 млрд. л.н.

Литература

  1. Вронский В.А. Основы палеогеографии / В.А. Вронский, Г.В. Войткевич. – Ростов н/Д: изд-во “Феникс”, 1997. – 576 с.
  2. Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.

Еще статьи о атмосфере

Источник: http://www.geo-site.ru/index.php/2011-01-11-14-45-02/93-2011-01-11-15-43-52/395-atmosphera.html

Урок №22. Воздух и его состав. Защита атмосферного воздуха от загрязнения. – ХиМуЛя.com

Азот входит в состав воздуха. Из каких газов состоит воздух

Воздух – природнаясмесь газов

При слове «воздух» большинству из нас невольно приходит наум, быть может, несколько наивное сопоставление: воздух – это то, чем дышат.Действительно, в этимологическом словаре русского языка указывается, что слово«воздух» заимствовано из церковно-славянского языка: «воздыхать».

С точкизрения биологической, воздух, следовательно, является средой для поддержанияжизни за счет кислорода. В составе воздуха могло бы и не быть кислорода – жизньвсе равно развивалась бы в анаэробных формах.

Но полное отсутствие воздуха,по-видимому, исключает, возможность существования каких бы то ни былоорганизмов.

Для физиков воздух – прежде всего земная атмосфера и газоваяоболочка, окружающая землю.

А что же представляет сам воздух с точки зрения химии?

Много сил, труда и терпения   потребовалось ученым,чтобы раскрыть эту загадку природы, что воздух – не самостоятельное вещество,как считалось еще более 200 лет тому назад, а представляет сложную смесь газов.Впервые высказался о сложном составе воздуха ученый – художник Леонардо даВинчи (XV век).

Около 4 миллиардов лет назад атмосфера Земли состояла восновном из углекислого газа. Постепенно он растворялся в воде, реагировал сгорными породами, образуя карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния.

Споявлением зеленых растений этот процесс стал протекать гораздо быстрее. Кмоменту появления человека углекислый газ, так необходимый растениям уже сталдефицитом. Его концентрация в воздухе до начала промышленной революциисоставляла всего 0,029%.

В течение 1,5 млд лет содержание кислорода постепенноувеличивалось.

Химическийсостав воздуха

Составные частигазов (в %)
По объёмуПо массе
Азот (N2)78,0975,50
Кислород (О2)20,9523,10
Благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, в основном аргон)0,941,3
Оксид углерода (IV) – углекислый газ0,030,046

Впервые установил количественный состав воздуха  французский ученый Антуан Лоран Лавуазье.

Порезультатам своего известного 12-дневного опыта он сделал вывод, что весьвоздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота,неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Он нагревалметаллическую ртуть в реторте на жаровне в течение 12 суток.

Конец реторты былподведён под колокол, поставленный в сосуд с ртутью. В результате уровень ртутив колоколе поднялся примерно на 1/5. На поверхности ртути в ретортеобразовалось вещество оранжевого цвета – оксид ртути. Оставшийся под колоколомгаз был непригоден для дыхания.

Ученый предложил «жизненный воздух»переименовать в «кислород», поскольку при сгорании в кислороде большинствовеществ превращается в кислоты, а «удушливый воздух» – в «азот», т.к. он неподдерживает жизнь, вредит жизни.

Опыт Лавуазье

Качественный состав воздуха можно доказать следующим опытом

Основным из составляющих воздуха для нас является кислород,его в воздухе 21% по объему. Разбавлен кислород большим количеством азота – 78%от объема воздуха и сравнительно маленьким объёмом благородных инертных газов –их около 1%.

Входят в состав воздуха также переменные составляющие – оксидуглерода (IV) или углекислый газ и водяной пар, количество которых зависит отразличных причин. Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. Приизвержении вулканов в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород иэлементарная сера.

Пылевые бури способствуют появлению в воздухе пыли. Оксидыазота попадают в атмосферу и при грозовых электрических разрядах, во времякоторых азот и кислород воздуха реагируют друг с другом, или в результатедеятельности почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота изнитратов; способствуют этому и лесные пожары и горение торфяников.

Процессыразрушения органических веществ сопровождаются образованием различныхгазообразных соединений серы. Вода в составе воздуха определяет его влажность.У остальных веществ роль отрицательная: они загрязняют атмосферу. Например,углекислого газа много в воздухе городов, лишенных зелени, водяного пара – надповерхностью океанов и морей.

В воздухе содержится небольшое количество оксидасеры (IV) или сернистого газа, аммиака, метана, оксида азота (I) или закисиазота, водорода. Особенно насыщен ими воздух вблизи промышленных предприятий,газо-нефтяных месторождений или вулканов. В верхних слоях атмосферы существуетеще один газ – озон.

Летает в воздухе и разнообразная пыль, которую мы можемлегко заметить, глядя сбоку на тонкий луч света, попадающий из-за шторы взатемненную комнату.

Постоянныесоставляющие газы воздуха:

·        Кислород

·       Азот

·       Инертныегазы

Переменныесоставляющие газы воздуха:

·       Оксидуглерода (IV)

·       Озон

·       Другие

Вывод.

1. Воздух –природная смесь газообразных веществ, в которой каждое вещество имеет исохраняет свои физические и химические свойства, поэтому воздух можноразделить.

2. Воздух –это бесцветный газообразный  раствор, плотность – 1,293г/л, при температур-1900С он переходит в жидкое состояние. Жидкий воздух представляетголубоватую жидкость.

3. Живыеорганизмы тесно связаны с веществами воздуха, которые оказывают определенноевоздействие на них. И в то же время живые организмы влияют на него,  таккак выполняют определенные функции: окислительно-восстановительную – окисляют,например углеводы до углекислого газа и восстанавливают его до углеводов;газовую – поглощают и выделяют газы.

Такимобразом, живые организмы создали в прошлом и поддерживают миллионы летатмосферу нашей планеты.

Загрязнение атмосферы — привнесение в атмосферный воздух новых нехарактерныхдля него физических, химических и биологических веществ или изменениеестественной среднемноголетней концентрации этих веществ в нём.

В процессе фотосинтеза из атмосферы удаляется углекислый газ,а в процессах дыхания и гниения возвращается.

Установившееся в ходе эволюциипланеты равновесие между этими двумя газами стало нарушаться, особенно вовторой половине XX в., когда стало усиливаться влияние человека наприроду.

Пока природа справляется с нарушениями этого равновесия благодаря водеокеана и его водорослям. Но надолго ли хватит сил у природы?

Схема. Загрязнение атмосферы

Основные загрязнители атмосферноговоздуха в России

Количество машин непрерывно растет, особенно в крупных городах, соответственно,растет выброс в воздух вредных веществ.

«На совести» автомобилей 60% выбросоввредных веществ в городе!

Предприятия теплоэнергетики России выбрасывают в атмосферу до 30%загрязнителей, а еще 30% – вклад промышленности (черная и цветнаяметаллургия, нефтедобыча и нефтепереработка, химическая промышленность ипроизводство строительных материалов).

Уровень загрязнения атмосферы естественнымиисточниками является фоновым (31–41%), он мало изменяется с течениемвремени (59–69%). В настоящее время глобальный характер приобрелапроблема антропогенного загрязнения  атмосферы.

 Какие   же  вещества-загрязнители,  опасные  для   всего  живого, попадают  в   атмосферу?   Это кадмий, свинец,  ртуть,  мышьяк, медь,  сажа, меркаптаны, фенол, хлор, серная и азотнаякислоты и другие вещества.  Некоторые изназванных веществ мы будем изучать в дальнейшем, узнаем их физические ихимические свойства и поговорим о таящейся в них разрушительной силе для нашегоздоровья.

Масштабы экологического загрязненияпланеты, России

В каких странах мира воздух наиболее загрязнен выхлопнымигазами транспорта?Наибольшая опасность загрязнения атмосферы выхлопными газами угрожает странам смощным автопарком. Например, в США на автотранспорт приходится примерно 1/2всех вредных выбросов в атмосферу (до 50 млн т ежегодно).

АвтопаркЗападной Европы ежегодно выбрасывает в воздух до 70 млн т вредныхвеществ, причем в Германии, например, 30 млн автомобилей дают 70% общегообъема вредных выбросов. В России положение усугубляется тем, что автомашины,находящиеся в эксплуатации, соответствуют экологическим нормам только на 14,5%.

Загрязняет атмосферу и воздушный транспорт шлейфами выхлопов от многих тысячсамолетов. Согласно экспертным оценкам, в результате деятельности мировогоавтопарка (а это около 500 млн двигателей) в атмосферу ежегодно поступаетодного только углекислого газа 4,5 млрд т.

Чем же опасны эти загрязнители? Тяжелые металлы – свинец, кадмий, ртуть –оказывают вредное влияние на нервную систему человека, угарный газ – на составкрови; сернистый газ, взаимодействуя с водой дождей и снегов, превращается вкислоту и вызывает кислотные дожди. Каковы же масштабы этих загрязнений? Главныерегионы распространения кислотных дождей – США, Западная Европа, Россия.

Впоследнее время к ним следует отнести и промышленные районы Японии, Китая,Бразилии, Индии. С распространением кислотных осадков связано понятиетрансграничности – расстояние между районами их образования и районамивыпадения может составлять сотни и даже тысячи километров.

Например, главный«виновник» кислотных дождей на юге Скандинавии – промышленные районыВеликобритании, Бельгии, Нидерландов и Германии. В канадские провинции Онтариои Квебек кислотные дожди переносятся из соседних районов США. На территориюРоссии эти осадки переносятся из Европы западными ветрами.

Неблагополучная экологическая ситуация сложилась на северо-востоке Китая, втихоокеанском поясе Японии, в городах Мехико, Сан-Паулу, Буэнос-Айрес. В Россиив 1993 г. в 231 городе с общим населением 64 млн.  человек содержание вредных веществ в воздухепревышало нормы. В 86 городах 40 млн. человек проживают в условиях, когдазагрязнения превышают нормы в 10 раз.

Среди этих городов Брянск,Череповец, Саратов, Уфа, Челябинск, Омск, Новосибирск, Кемерово, Новокузнецк,Норильск, Ростов. По количеству вредных выбросов первое место в России занимаетУральский регион. Так, в Свердловской области состояние атмосферы не отвечает нормамна 20 территориях, где проживает 60% населения. В г. КарабашеЧелябинской области медеплавильный завод ежегодно выбрасывает в атмосферу по9 т вредных соединений на каждого жителя. Частота заболеваний раком здесьсоставляет 338 случаев на 10 тыс. жителей.

Тревожная ситуация сложилась также в Поволжье, на юге Западной Сибири, вЦентральной России. В Ульяновске больше, чем в среднем по России, люди страдаютзаболеваниями верхних дыхательных путей. Заболеваемость раком легких с1970 г.

выросла в 20 раз, в городе зарегистрирован один из самых высокихуровней детской смертности в России.

В г. Дзержинске на ограниченной территории сосредоточено большоеколичество химических предприятий.

За последние 8 лет здесь произошло 60выбросов сильнодействующих ядовитых веществ в атмосферу, приводивших кчрезвычайным ситуациям, в ряде случаев повлекших за собой гибель людей. ВПоволжье до 300 тыс.

 т сажи, золы, копоти, оксидов углеродаобрушиваются на жителей городов ежегодно. Москва занимает 15-е место средигородов России по суммарному уровню загрязнения атмосферного воздуха.

Источник: https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/8-klass/rok-no22-vozduh-i-ego-sostav-zasita-atmosfernogo-vozduha-ot-zagraznenia

Состав атмосферного воздуха

Азот входит в состав воздуха. Из каких газов состоит воздух

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Газовый составвоздуха, которым мы дышим, выглядит так:78% составляет азот, 21 % – кислород и 1%приходится на другие газы. Но в атмосферекрупных промышленных городов этосоотношение часто нарушено.

Значительнуюдолю составляют вредные примеси,обусловленные выбросами предприятийи автотранспорта.

Автотранспорт привноситв атмосферу многие примеси: углеводородынеизвестного состава, бенз(а)пирен,углекислый газ, соединения серы и азота,свинец, угарный газ.

Атмосфера состоитиз смеси ряда газов – воздуха, в которомвзвешены коллоидные примеси – пыль,капельки, кристаллы и пр. С высотойсостав атмосферного воздуха меняетсямало.

Однако начиная с высоты около 100км, наряду с молекулярным кислородом иазотом появляется и атомарный в результатедиссоциации молекул, и начинаетсягравитационное разделение газов. Выше300 км в атмосфере преобладает атомарныйкислород, выше 1000 км – гелий и затематомарный водород.

Давление и плотностьатмосферы убывают с высотой; околополовины всей массы атмосферы сосредоточенов нижних 5 км, 9/10 – в нижних 20 км и 99,5% – внижних 80 км.

На высотах около 750 кмплотность воздуха падает до 10-10 г/м3(тогда как у земной поверхности онапорядка 103 г/м3), но и такая малая плотностьеще достаточна для возникновенияполярных сияний. Резкой верхней границыатмосфера не имеет; плотность составляющихее газов

В состав атмосферноговоздуха, которым дышит каждый из нас,входят несколько газов, основными изкоторых являются: азот(78.09%), кислород(20.95%),водород(0.01%) двуокись углерода (углекислыйгаз)(0.03%) и инертные газы(0.93%).

Кроме того,в воздухе всегда находится некотороекол-во водяных паров, кол-во которыхвсегда изменяется с переменой температуры:чем выше температура, тем содержаниепара больше и наоборот. Вследствиеколебания кол-ва водяных паров в воздухепроцентное содержание в нем газов такженепостоянно. Все газы, входящие в составвоздуха, бесцветны и не имеют запаха.

Вес воздуха изменяется в зависимостине только от температуры, но и отсодержания в нем водяных паров. Приодинаковой температуре вес сухоговоздуха больше, чем влажного, т.к. водяныепары значительно легче паров воздуха.

В таблице приведенгазовый состав атмосферы в объемноммассовом отношении, а также время жизниосновных компонентов:

Компонент

% объемные

% массовые

N2

78,09

75,50

O2

20,95

23,15

Ar

0,933

1,292

CO2

0,03

0,046

Ne

1,8 10-3

1,4 10-3

He

4,6 10-4

6,4 10-5

CH4

1,52 10-4

8,4 10-5

Kr

1,14 10-4

3 10-4

H2

5 10-5

8 10-5

N2O

5 10-5

8 10-5

Xe

8,6 10-6

4 10-5

O3

3 10-7 – 3 10-6

5 10-7 – 5 10-6

Rn

6 10-18

4,5 10-17

Свойства газов,входящих в состав атмосферного воздухапод давлением меняются. 

К примеру: кислородпод давлением более 2-х атмосфер оказываетядовитое действие на организм.

 Азот под давлениемсвыше 5 атмосфер оказывает наркотическоедействие (азотное опьянение). Быстрыйподъем из глубины вызывает кессоннуюболезнь из-за бурного выделения пузырьковазота из крови, как бы вспенивая ее.

 Повышениеуглекислого газа более 3% в дыхательнойсмеси вызывает смерть.

Каждый компонент,входящий в состав воздуха, с повышениемдавления до определенных границстановится ядом, способным отравитьорганизм.

Исследованиягазового состава атмосферы. Атмосфернаяхимия

Для истории бурногоразвития сравнительно молодой отраслинауки, именуемой атмосферной химией,более всего подходит термин “спурт”(бросок), применяемый в высокоскоростныхвидах спорта. Выстрелом же из стартовогопистолета, пожалуй, послужили две статьи,опубликованные в начале 1970-х годов.

Речьв них шла о возможном разрушениистратосферного озона оксидами азота -NO и NO2.Первая принадлежала будущему нобелевскомулауреату, а тогда сотруднику Стокгольмскогоуниверситета П.

Крутцену, которыйпосчитал вероятным источником оксидовазота в стратосфере распадающуюся поддействием солнечного света закись азотаN2Oестественного происхождения. Авторвторой статьи, химик из Калифорнийскогоуниверситета в Беркли Г.

Джонстонпредположил, что оксиды азота появляютсяв стратосфере в результате человеческойдеятельности, а именно – при выбросахпродуктов сгорания реактивных двигателейвысотных самолетов.

Конечно, вышеупомянутыегипотезы возникли не на пустом месте.Соотношение по крайней мере основныхкомпонент в атмосферном воздухе – молекулазота, кислорода, водяного пара и др. -было известно намного раньше. Уже вовторой половине XIX в.

в Европе производилисьизмерения концентрации озона в приземномвоздухе. В 1930-е годы английский ученыйС.

Чепмен открыл механизм формированияозона в чисто кислородной атмосфере,указав набор взаимодействий атомов имолекул кислорода, а также озона вотсутствие каких-либо других составляющихвоздуха.

Однако в конце 50-х годов измеренияс помощью метеорологических ракетпоказали, что озона в стратосфере гораздоменьше, чем его должно быть согласноциклу реакций Чепмена. Хотя этот механизми по сей день остается основополагающим,стало ясно, что существуют какие-то иныепроцессы, также активно участвующие вформировании атмосферного озона.

Нелишне упомянуть,что знания в области атмосферной химиик началу 70-х годов в основном былиполучены благодаря усилиям отдельныхученых, чьи исследования не былиобъединены какой-либо общественнозначимой концепцией и носили чаще всегочисто академический характер.

Иное дело- работа Джонстона: согласно его расчетам,500 самолетов, летая по 7 ч в день, моглисократить количество стратосферногоозона не меньше чем на 10%! И если бы этиоценки были справедливы, то проблемасразу становилась социально-экономической,так как в этом случае все программыразвития сверхзвуковой транспортнойавиации и сопутствующей инфраструктурыдолжны были подвергнуться существеннойкорректировке, а может быть, и закрытию.К тому же тогда впервые реально всталвопрос о том, что антропогеннаядеятельность может стать причиной нелокального, но глобального катаклизма.Естественно, в сложившейся ситуациитеория нуждалась в очень жесткой и в тоже время оперативной проверке.

Напомним, что сутьвышеупомянутой гипотезы состояла втом, что оксид азота вступает в реакциюс озоном NO + O3 NO2+ O2, затемобразовавшийся в этой реакции диоксидазота реагирует с атомом кислорода NO2+ O  NO + O2,тем самым восстанавливая присутствиеNO в атмосфере, в то время как молекулаозона утрачивается безвозвратно. Приэтом такая пара реакций, составляющаяазотный каталитический цикл разрушенияозона, повторяется до тех пор, покакакие-либо химические или физическиепроцессы не приведут к удалению оксидовазота из атмосферы. Так, например, NO2окисляется до азотной кислоты HNO3,хорошо растворимой в воде, и потомуудаляется из атмосферы облаками иосадками. Азотный каталитический циклвесьма эффективен: одна молекула NO завремя своего пребывания в атмосфереуспевает уничтожить десятки тысячмолекул озона.

Но, как известно,беда не приходит одна. Вскоре специалистыиз университетов США – Мичигана(Р.Столярски и Р.Цицероне) и Гарварда(С.Вофси и М. Макэлрой) – обнаружили, чтоу озона может быть еще более беспощадныйвраг – соединения хлора.

Хлорныйкаталитический цикл разрушения озона(реакции Cl + O3 ClO + O2и ClO + O  Cl + O2),по их оценкам, был в несколько разэффективнее азотного. Сдержанныйоптимизм вызывало лишь то, что количествохлора естественного происхождения ватмосфере сравнительно невелико, азначит, суммарный эффект его воздействияна озон может оказаться не слишкомсильным.

Однако ситуация кардинальноизменилась, когда в 1974 г. сотрудникиКалифорнийского университета в ИрвинеШ. Роуленд и М. Молина установили, чтоисточником хлора в стратосфере являютсяхлорфторуглеводородные соединения(ХФУ), массово используемые в холодильныхустановках, аэрозольных упаковках ит.д.

Будучи негорючими, нетоксичными ихимически пассивными, эти веществамедленно переносятся восходящимивоздушными потоками от земной поверхностив стратосферу, где их молекулы разрушаютсясолнечным светом, в результате чеговыделяются свободные атомы хлора.

Промышленное производство ХФУ, начавшеесяв 30-е годы, и их выбросы в атмосферупостоянно наращивались во все последующиегоды, особенно в 70-е и 80-е. Таким образом,в течение очень короткого промежуткавремени теоретики обозначили двепроблемы атмосферной химии, обусловленныеинтенсивным антропогенным загрязнением.

Однако чтобыпроверить состоятельность выдвинутыхгипотез, необходимо было выполнитьнемало задач.

Во-первых,расширить лабораторные исследования,в ходе которых можно было бы определитьили уточнить скорости протеканияфотохимических реакций между различнымикомпонентами атмосферного воздуха.

Надо сказать, что существовавшие в товремя весьма скудные данные об этихскоростях к тому же имели изрядную (донескольких сот процентов) погрешность.

Кроме того, условия, в которых производилисьизмерения, как правило, мало соответствовалиреалиям атмосферы, что серьезно усугублялоошибку, поскольку интенсивностьбольшинства реакций зависела оттемпературы, а иногда от давления илиплотности атмосферного воздуха.

Во-вторых, усиленноизучать радиационно-оптические свойстваряда малых газов атмосферы в лабораторныхусловиях.

Молекулы значительного числасоставляющих атмосферного воздухаразрушаются ультрафиолетовым излучениемСолнца (в реакциях фотолиза), среди нихне только упомянутые выше ХФУ, но такжемолекулярный кислород, озон, оксидыазота и многие другие.

Поэтому оценкипараметров каждой реакции фотолизабыли столь же необходимы и важны дляправильного воспроизведения атмосферныххимических процессов, как и скоростиреакций между различными молекулами.

В-третьих, нужнобыло создавать математические модели,способные возможно более полно описыватьвзаимные химические превращениякомпонент атмосферного воздуха. Какуже упоминалось, продуктивностьразрушения озона в каталитическихциклах определяется тем, сколь долгопребывает в атмосфере катализатор (NO,Cl или какой-либо другой).

Понятно, чтотакой катализатор, вообще-то говоря,мог вступить в реакцию с любой из десятковсоставляющих атмосферного воздуха,быстро разрушаясь при этом, и тогдаущерб стратосферному озону оказалсябы значительно меньше, чем предполагалось.

С другой стороны, когда в атмосфереежесекундно происходит множествохимических превращений, вполне вероятновыявление других механизмов, прямо иликосвенно влияющих на образование иразрушение озона.

Наконец, такие моделив состоянии выделить и оценить значимостьотдельных реакций или их групп вформировании других газов, входящих всостав атмосферного воздуха, а такжепозволить вычислить концентрации газов,которые недоступны измерениям.

И наконец,предстояло организовать широкую сетьдля измерений содержания в воздухеразличных газов, в том числе соединенийазота, хлора и др., используя с этой цельюназемные станции, запуски метеозондови метеоракет, полеты самолетов.

Безусловно,создание базы данных было наиболеедорогостоящей задачей, которую и нерешить в короткое время.

Однако толькоизмерения могли дать исходную точкудля теоретических изысканий, будучиодновременно пробным камнем истинностивысказанных гипотез.

Источник: https://works.doklad.ru/view/Vi0Cx4kAGdE.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.