Kemisk sammensætning af atmosfærisk luft. Atmosfærens sammensætning og struktur

Luft er en væsentlig betingelse for livet for langt de fleste organismer på vores planet.

En person kan leve i en måned uden mad. Uden vand - tre dage. Uden luft - kun et par minutter.

Studiets historie

Ikke alle ved, at hovedkomponenten i vores liv er et ekstremt heterogent stof. Luft er en blanding af gasser. Hvilke?

I lang tid troede man, at luft var et enkelt stof og ikke en blanding af gasser. Heterogenitetshypotesen er dukket op i mange videnskabsmænds videnskabelige værker på forskellige tidspunkter. Men ingen bevægede sig ud over teoretiske gæt. Først i det attende århundrede beviste den skotske kemiker Joseph Black eksperimentelt, at luftens gassammensætning er heterogen. Opdagelsen blev gjort under efterfølgende eksperimenter.

Moderne videnskabsmænd har bevist, at luft er en blanding af gasser, der består af ti hovedelementer.

Sammensætningen varierer afhængigt af koncentrationsstedet. Luftsammensætning bestemmes konstant. Folks helbred afhænger af dette. Hvilke gasser er luft en blanding af?

I højere højder (især i bjergene) er iltindholdet lavt. Denne koncentration kaldes "sjælden luft". I skove er iltindholdet tværtimod maksimalt. I megabyer øges indholdet af kuldioxid. At bestemme luftens sammensætning er et af de vigtigste ansvarsområder for miljøtjenester.

Hvor kan luft bruges?

  • Den komprimerede masse bruges ved pumpning af luft under tryk. Indstilling op til ti bar er installeret på enhver dækservicestation. Dækkene er oppustet med luft.
  • Arbejdere bruger hammere og pneumatiske pistoler til hurtigt at fjerne/installere møtrikker og bolte. Sådant udstyr er kendetegnet ved lav vægt og høj effektivitet.
  • I industrier, der bruger lak og maling, bruges det til at fremskynde tørringsprocessen.
  • Ved bilvaskeanlæg hjælper trykluftmassen til hurtigttørrende biler;
  • Fremstillingsvirksomheder bruger trykluft til at rense værktøjer fra alle typer forurenende stoffer. På den måde kan hele hangarer ryddes for spåner og savsmuld.
  • Den petrokemiske industri kan ikke længere forestille sig uden udstyr til udrensning af rørledninger inden den første opstart.
  • Ved fremstilling af oxider og syrer.
  • At øge temperaturen af ​​teknologiske processer;
  • De udvindes fra luften;

Hvorfor har levende væsener brug for luft?

Luftens hovedopgave, eller rettere, en af ​​hovedkomponenterne - ilt - er at trænge ind i celler, som et resultat af hvilket det fremmer oxidationsprocesser. Takket være dette modtager kroppen energi, der er afgørende for livet.

Luft kommer ind i kroppen gennem lungerne, hvorefter den fordeles i hele kroppen ved hjælp af kredsløbssystemet.

Hvilke gasser er luft en blanding af? Lad os se nærmere på dem.

Nitrogen

Luft er en blanding af gasser, hvoraf den første er nitrogen. Det syvende element i Dmitri Mendeleevs periodiske system. Opdageren anses for at være den skotske kemiker Daniel Rutherford i 1772.

Det er en del af proteinerne og nukleinsyrerne i den menneskelige krop. Selvom dens andel i celler er lille - ikke mere end tre procent, er gassen afgørende for et normalt liv.

Dens indhold i luften er mere end otteoghalvfjerds procent.

Under normale forhold er den farveløs og lugtfri. Kombinerer ikke med andre kemiske elementer.

Den største mængde kvælstof bruges i den kemiske industri, primært til fremstilling af gødning.

Nitrogen bruges i den medicinske industri, til fremstilling af farvestoffer,

I kosmetologi behandles akne, ar, vorter og kroppens termoreguleringssystem med gas.

Ved hjælp af nitrogen syntetiseres ammoniak, og der produceres salpetersyre.

I den kemiske industri bruges oxygen til oxidation af kulbrinter i alkoholer, syrer, aldehyder og til fremstilling af salpetersyre.

Fiskeriindustri - mætning af vandområder med ilt.

Men gas er vigtigst for levende væsener. Ved hjælp af ilt kan kroppen udnytte (oxidere) de nødvendige proteiner, fedtstoffer og kulhydrater og omdanne dem til den nødvendige energi.

Argon

Gassen, der er en del af luften, er på tredjepladsen i betydning – argon. Indholdet overstiger ikke én procent. Det er en inert gas uden farve, smag eller lugt. Attende element i det periodiske system.

Den første omtale tilskrives en engelsk kemiker i 1785. Og Lord Larey og William Ramsay modtog Nobelpriser for at bevise eksistensen af ​​gassen og eksperimentere med den.

Anvendelsesområder for argon:

  • glødelamper;
  • udfylde rummet mellem glasruder i plastikvinduer;
  • beskyttende miljø under svejsning;
  • brandslukningsmiddel;
  • til luftrensning;
  • kemisk syntese.

Det bringer ikke nogen særlig fordel for den menneskelige krop. Ved høje koncentrationer af gas fører det til kvælning.

Argon cylindre i grå eller sort.

De resterende syv grundstoffer udgør 0,03% i luft.

Carbondioxid

Kuldioxid i luften er farveløs og lugtfri.

Dannet som følge af råd eller afbrænding af organiske materialer, frigivet under vejrtrækning og drift af biler og andre køretøjer.

I den menneskelige krop dannes det i væv som et resultat af vitale processer og transporteres gennem venesystemet til lungerne.

Det har en positiv betydning, fordi under belastning udvider det kapillærerne, hvilket giver mulighed for større transport af stoffer. Positiv effekt på myokardiet. Hjælper med at øge frekvensen og styrken af ​​belastningen. Anvendes til korrektion af hypoxi. Deltager i reguleringen af ​​vejrtrækningen.

I industrien opnås kuldioxid fra forbrændingsprodukter, som et biprodukt af kemiske processer eller under luftseparation.

Anvendelsen er ekstremt bred:

  • konserveringsmiddel i fødevareindustrien;
  • mætning af drikkevarer;
  • ildslukkere og brandslukningssystemer;
  • fodring af akvarieplanter;
  • beskyttende miljø under svejsning;
  • brug i dåser til gasvåben;
  • kølemiddel

Neon

Luft er en blanding af gasser, hvoraf den femte er neon. Det blev åbnet meget senere - i 1898. Navnet er oversat fra græsk til "nyt".

En monoatomisk gas, der er farveløs og lugtfri.

Har høj elektrisk ledningsevne. Har en komplet elektronisk skal. Inert.

Gas opnås ved at adskille luft.

Ansøgning:

  • Inert miljø i industrien;
  • Kølemiddel i kryogene installationer;
  • Fyldstof til gasudladningslamper. Fandt udbredt brug takket være reklame. De fleste farvede skilte er lavet ved hjælp af neon. Når en elektrisk udladning føres igennem, producerer lamperne et klart farvet skær.
  • Signallys ved fyrtårne ​​og flyvepladser. De klarer sig godt i tung tåge.
  • Luftblandingselement til personer, der arbejder med højtryk.

Helium

Helium er en farveløs og lugtfri monoatomisk gas.

Ansøgning:

  • Ligesom neon, når det passerer gennem en elektrisk udladning, producerer det et stærkt lys.
  • I industrien - for at fjerne urenheder fra stål under smeltning;
  • Kølemiddel.
  • Fyldning af luftskibe og balloner;
  • Delvist i vejrtrækningsblandinger under dybe dyk.
  • Kølevæske i atomreaktorer.
  • Børns største glæde er at flyve balloner.

Det er ikke til særlig gavn for levende organismer. I høje koncentrationer kan det forårsage forgiftning.

Metan

Luft er en blanding af gasser, hvoraf den syvende er metan. Gas er farveløs og lugtfri. I høje koncentrationer er det eksplosivt. Derfor tilsættes lugtstoffer til det for indikation.

Det bruges oftest som brændstof og råmateriale i organisk syntese.

Hjemmeovne, kedler og gejsere opererer primært på metan.

Et produkt af mikroorganismers vitale aktivitet.

Krypton

Krypton er en inert monatomisk gas uden farve eller lugt.

Ansøgning:

  • i produktion af lasere;
  • raketbrændstof oxidationsmiddel;
  • påfyldning af glødelamper.

Effekten på den menneskelige krop er kun lidt undersøgt. Anvendelse i dybhavsdykning er ved at blive undersøgt.

Brint

Brint er en farveløs brændbar gas.

Ansøgning:

  • Kemisk industri - produktion af ammoniak, sæbe, plast.
  • Fyldning af sfæriske skaller i meteorologi.
  • Raketbrændstof.
  • Køling af elektriske generatorer.

Xenon

Xenon er en monoatomisk farveløs gas.

Ansøgning:

  • påfyldning af glødelamper;
  • i rumfartøjsmotorer;
  • som bedøvelsesmiddel.

Det er uskadeligt for den menneskelige krop. Ikke særlig brugbar.

Fjernelse, behandling og bortskaffelse af affald fra fareklasse 1 til 5

Vi arbejder med alle regioner i Rusland. Gyldig licens. Et komplet sæt af afsluttende dokumenter. Individuel tilgang til kunden og fleksibel prispolitik.

Ved at bruge denne formular kan du indsende en anmodning om tjenester, anmode om et kommercielt tilbud eller modtage en gratis konsultation fra vores specialister.

Sende

Atmosfæren er det luftmiljø, der omgiver kloden og er en af ​​de vigtigste årsager til fremkomsten af ​​liv på jorden. Det var atmosfærisk luft, dens unikke sammensætning, der gav levende væsener mulighed for at oxidere organiske stoffer med ilt og opnå energi til tilværelsen. Uden det vil menneskelig eksistens være umulig, såvel som alle repræsentanter for dyreriget, de fleste planter, svampe og bakterier.

Betydning for mennesker

Luftmiljøet er ikke kun en kilde til ilt. Det giver en person mulighed for at se, opfatte rumlige signaler og bruge sanserne. Hørelse, syn, lugt - de afhænger alle af luftens tilstand.

Det andet vigtige punkt er beskyttelse mod solstråling. Atmosfæren omslutter planeten med en skal, der blokerer en del af spektret af solstråler. Som et resultat når omkring 30% af solstrålingen jorden.

Luftmiljøet er en skal, hvori der dannes nedbør, og fordampningen stiger. Det er hende, der er ansvarlig for halvdelen af ​​fugtudvekslingscyklussen. Nedbør dannet i atmosfæren påvirker verdenshavets funktion, bidrager til akkumulering af fugt på kontinenter og bestemmer ødelæggelsen af ​​udsatte klipper. Hun deltager i klimadannelsen. Cirkulationen af ​​luftmasser er den vigtigste faktor i dannelsen af ​​specifikke klimazoner og naturlige zoner. Vinde, der opstår over Jorden, bestemmer temperatur, fugtighed, nedbørsniveauer, tryk og vejrstabilitet i regionen.

I øjeblikket udvindes kemikalier fra luften: ilt, helium, argon, nitrogen. Teknologien er stadig på teststadiet, men i fremtiden kan dette betragtes som en lovende retning for den kemiske industri.

Ovenstående er indlysende ting. Men luftmiljøet er også vigtigt for industrien og menneskelig økonomisk aktivitet:

  • Det er det vigtigste kemiske middel til forbrændings- og oxidationsreaktioner.
  • Overfører varme.

Atmosfærisk luft er således et unikt luftmiljø, der tillader levende ting at eksistere, og mennesker kan udvikle industri. Der er et tæt samspil mellem den menneskelige krop og luftmiljøet. Hvis du overtræder den, vil alvorlige konsekvenser ikke lade dig vente.

Luftens hygiejniske egenskaber

Forurening er processen med at indføre urenheder i den atmosfæriske luft, som normalt ikke burde eksistere. Forurening kan være naturlig eller kunstig. Urenheder, der kommer fra naturlige kilder, neutraliseres i materiens planetariske kredsløb. Med kunstig forurening er situationen mere kompliceret.

Naturlig forurening omfatter:

  • Kosmisk støv.
  • Urenheder dannet under vulkanudbrud, forvitring og brande.

Kunstig forurening er menneskeskabt i naturen. Der er global og lokal forurening. Global er alle emissioner, der kan påvirke atmosfærens sammensætning eller struktur. Lokal er en ændring i indikatorer i et specifikt område eller i et rum, der bruges til ophold, arbejde eller offentlige arrangementer.

Omgivende lufthygiejne er en vigtig del af hygiejnen, der beskæftiger sig med vurdering og kontrol af indendørs luftparametre. Dette afsnit dukkede op i forbindelse med behovet for sanitær beskyttelse. Den hygiejniske betydning af atmosfærisk luft er svær at overvurdere - sammen med vejrtrækningen kommer alle urenheder og partikler i luften ind i menneskekroppen.

Hygiejnisk vurdering omfatter følgende indikatorer:

  1. Fysiske egenskaber af atmosfærisk luft. Dette inkluderer temperatur (den mest almindelige overtrædelse af SanPin på arbejdspladser er, at luften opvarmes for meget), tryk, vindhastighed (i åbne områder), radioaktivitet, fugtighed og andre indikatorer.
  2. Tilstedeværelsen af ​​urenheder og afvigelser fra den kemiske standardsammensætning. Atmosfærisk luft er kendetegnet ved dens egnethed til vejrtrækning.
  3. Tilstedeværelsen af ​​faste urenheder - støv, andre mikropartikler.
  4. Tilstedeværelsen af ​​bakteriel forurening - patogene og betinget patogene mikroorganismer.

For at udarbejde en hygiejnisk karakteristik sammenlignes de opnåede aflæsninger på fire punkter med etablerede standarder.

Miljøbeskyttelse

For nylig har den atmosfæriske lufts tilstand vakt bekymring blandt miljøforkæmpere. Efterhånden som industrien udvikler sig, vokser miljørisici også. Fabrikker og industrizoner ødelægger ikke kun ozonlaget, opvarmer atmosfæren og mætter den med kulstofurenheder, men reducerer også hygiejnen. Derfor er det i udviklede lande sædvanligt at udføre omfattende foranstaltninger for at beskytte luftmiljøet.

De vigtigste beskyttelsesretninger:

  • Lovgivningsmæssig regulering.
  • Udvikling af anbefalinger til placering af industrizoner under hensyntagen til klimatiske og geografiske faktorer.
  • Gennemførelse af tiltag for at reducere emissioner.
  • Sanitær og hygiejnisk kontrol på virksomheder.
  • Regelmæssig overvågning af sammensætning.

Beskyttelsesforanstaltninger omfatter også beplantning af grønne områder, skabelse af kunstige reservoirer og skabelse af barrierezoner mellem industri- og boligområder. Anbefalinger til udførelse af beskyttelsesforanstaltninger er udviklet af organisationer som WHO og UNESCO. Statlige og regionale anbefalinger udvikles på grundlag af internationale anbefalinger.

I øjeblikket får problemet med lufthygiejne mere og mere opmærksomhed. Desværre er de trufne foranstaltninger i øjeblikket ikke nok til fuldstændigt at minimere menneskeskabte skader. Men vi kan håbe, at det i fremtiden sammen med udviklingen af ​​mere miljøvenlige industrier vil være muligt at mindske belastningen af ​​atmosfæren.

Luft er nødvendig for alle levende organismer: dyr til at trække vejret og planter til ernæring. Derudover beskytter luft Jorden mod solens skadelige ultraviolette stråling. Luftens hovedkomponenter er nitrogen og ilt. Luften indeholder også små blandinger af ædelgasser, kuldioxid og en vis mængde faste partikler - sod og støv. Alle dyr har brug for luft for at trække vejret. Omkring 21 % af luften er ilt. Et oxygenmolekyle (O2) består af to bundne oxygener.

Luftsammensætning

Procentdelen af ​​forskellige gasser i luften varierer lidt afhængigt af placering, tid på året og døgnet. Nitrogen og ilt er hovedkomponenterne i luft. En procent af luften består af ædelgasser, kuldioxid, vanddamp og forurenende stoffer som nitrogendioxid. Gasser indeholdt i luft kan adskilles ved fraktioneret destillation. Luften afkøles, indtil gasserne bliver flydende (se artiklen ""). Herefter opvarmes den flydende blanding. Hver væske har sit eget kogepunkt, og de gasser, der dannes under kogningen, kan opsamles separat. Ilt, nitrogen og kuldioxid bevæger sig konstant fra luften ind i og vender tilbage til luften, dvs. en cyklus opstår. Dyr indånder ilt fra luften og udånder kuldioxid.

Ilt

Nitrogen

Mere end 78% af luften er nitrogen. Proteiner, som levende organismer er bygget af, indeholder også nitrogen. Den vigtigste industrielle anvendelse af nitrogen er ammoniakproduktion nødvendigt til gødning. Til dette formål kombineres nitrogen med. Kvælstof pumpes ind i emballage til kød eller fisk, fordi... ved kontakt med almindelig luft oxiderer og forringes produkter Menneskelige organer beregnet til transplantation opbevares i flydende nitrogen, fordi det er koldt og kemisk inert. Et nitrogenmolekyle (N2) består af to bundne nitrogenatomer.

Ædelgasser

Ædelgasserne er 6 af den 8. gruppe. De er ekstremt kemisk inerte. Kun de eksisterer i form af individuelle atomer, der ikke danner molekyler. På grund af deres passivitet bruges nogle af dem til at fylde lamper. Xenon bruges praktisk talt ikke af mennesker, men argon pumpes ind i pærer, og fluorescerende lamper er fyldt med krypton. Neon blinker rød-orange, når den er elektrisk opladet. Det bruges i natriumgadelamper og neonlamper. Radon er radioaktivt. Det er dannet ved henfaldet af metalradium. Ingen heliumforbindelser er kendt af videnskaben, og helium betragtes som fuldstændig inert. Dens tæthed er 7 gange mindre end densiteten af ​​luft, hvorfor luftskibe er fyldt med den. Heliumfyldte balloner er udstyret med videnskabeligt udstyr og skydes op i den øvre atmosfære.

Drivhuseffekt

Dette er navnet på den i øjeblikket observerede stigning i kuldioxidindholdet i atmosfæren og den deraf følgende global opvarmning, dvs. stigning i gennemsnitlige årlige temperaturer rundt om i verden. Kuldioxid forhindrer varme i at forlade Jorden, ligesom glas holder høje temperaturer inde i et drivhus. Da der er mere kuldioxid i luften, bliver mere varme fanget i atmosfæren. Selv en lille opvarmning får havniveauet til at stige, vinden ændrer sig og noget af isen ved polerne til at smelte. Forskere mener, at hvis kuldioxidniveauet stiger så hurtigt, kan gennemsnitstemperaturen om 50 år stige med 1,5°C til 4°C.

Strukturen og sammensætningen af ​​Jordens atmosfære, må det siges, var ikke altid konstante værdier i en eller anden periode af vores planets udvikling. I dag er den lodrette struktur af dette element, som har en samlet "tykkelse" på 1,5-2,0 tusinde km, repræsenteret af flere hovedlag, herunder:

  1. Troposfæren.
  2. Tropopause.
  3. Stratosfæren.
  4. Stratopause.
  5. Mesosfære og mesopause.
  6. Termosfære.
  7. Exosfære.

Grundlæggende elementer af atmosfære

Troposfæren er et lag, hvor der observeres stærke lodrette og vandrette bevægelser; det er her vejr, sedimentære fænomener og klimatiske forhold dannes. Det strækker sig 7-8 kilometer fra planetens overflade næsten overalt, med undtagelse af polarområderne (op til 15 km der). I troposfæren er der et gradvist fald i temperaturen, cirka med 6,4 ° C for hver kilometer i højden. Denne indikator kan variere for forskellige breddegrader og årstider.

Sammensætningen af ​​Jordens atmosfære i denne del er repræsenteret af følgende elementer og deres procenter:

Nitrogen - omkring 78 procent;

Ilt - næsten 21 procent;

Argon - omkring en procent;

Kuldioxid - mindre end 0,05%.

Enkeltsammensætning op til en højde på 90 kilometer

Derudover kan man her finde støv, vanddråber, vanddamp, forbrændingsprodukter, iskrystaller, havsalte, mange aerosolpartikler osv. Denne sammensætning af Jordens atmosfære observeres op til cirka halvfems kilometers højde, så luften er nogenlunde ens i kemisk sammensætning, ikke kun i troposfæren, men også i de overliggende lag. Men dér har atmosfæren fundamentalt forskellige fysiske egenskaber. Det lag, der har en generel kemisk sammensætning, kaldes homosfæren.

Hvilke andre grundstoffer udgør Jordens atmosfære? I procent (volumenmæssigt i tør luft) gasser såsom krypton (ca. 1,14 x 10 -4), xenon (8,7 x 10 -7), hydrogen (5,0 x 10 -5), methan (ca. 1,7 x 10 -5) er repræsenteret her 4), dinitrogenoxid (5,0 x 10 -5) osv. Som en masseprocent er de fleste af de anførte komponenter lattergas og brint, efterfulgt af helium, krypton osv.

Fysiske egenskaber af forskellige atmosfæriske lag

Troposfærens fysiske egenskaber er tæt forbundet med dens nærhed til planetens overflade. Herfra ledes reflekteret solvarme i form af infrarøde stråler tilbage opad, hvilket involverer lednings- og konvektionsprocesser. Derfor falder temperaturen med afstanden fra jordens overflade. Dette fænomen observeres op til stratosfærens højde (11-17 kilometer), derefter bliver temperaturen næsten uændret op til 34-35 km, og så stiger temperaturen igen til højder på 50 kilometer (stratosfærens øvre grænse) . Mellem stratosfæren og troposfæren er der et tyndt mellemlag af tropopausen (op til 1-2 km), hvor der observeres konstante temperaturer over ækvator - omkring minus 70 ° C og derunder. Over polerne "varmes" tropopausen op om sommeren til minus 45°C; om vinteren svinger temperaturerne her omkring -65°C.

Gassammensætningen af ​​Jordens atmosfære omfatter et så vigtigt element som ozon. Der er relativt lidt af det ved overfladen (ti til minus sjette potens af én procent), da gassen dannes under påvirkning af sollys fra atomart oxygen i de øvre dele af atmosfæren. Især er der mest ozon i en højde af omkring 25 km, og hele "ozonskærmen" er placeret i områder fra 7-8 km ved polerne, fra 18 km ved ækvator og op til halvtreds kilometer i alt over planetens overflade.

Atmosfæren beskytter mod solstråling

Sammensætningen af ​​luften i jordens atmosfære spiller en meget vigtig rolle i bevarelsen af ​​liv, da individuelle kemiske elementer og sammensætninger med succes begrænser adgangen af ​​solstråling til jordens overflade og de mennesker, dyr og planter, der lever på den. For eksempel absorberer vanddampmolekyler effektivt næsten alle områder af infrarød stråling, med undtagelse af længder i området fra 8 til 13 mikron. Ozon absorberer ultraviolet stråling op til en bølgelængde på 3100 A. Uden dets tynde lag (kun 3 mm i gennemsnit, hvis det placeres på planetens overflade), kun vand i en dybde på mere end 10 meter og underjordiske huler, hvor solstråling ikke rækkevidde kan bebos. .

Nul Celsius ved stratopausen

Mellem de næste to niveauer af atmosfæren, stratosfæren og mesosfæren, er der et bemærkelsesværdigt lag - stratopausen. Det svarer tilnærmelsesvis til højden af ​​ozonmaksima og temperaturen her er forholdsvis behagelig for mennesker - omkring 0°C. Over stratopausen, i mesosfæren (starter et sted i en højde af 50 km og slutter i en højde af 80-90 km), observeres et temperaturfald igen med stigende afstand fra jordens overflade (til minus 70-80 ° C) ). Meteorer brænder normalt helt op i mesosfæren.

I termosfæren - plus 2000 K!

Den kemiske sammensætning af jordens atmosfære i termosfæren (begynder efter mesopausen fra højder på omkring 85-90 til 800 km) bestemmer muligheden for et sådant fænomen som gradvis opvarmning af lag af meget fortærnet "luft" under påvirkning af solstråling . I denne del af planetens "lufttæppe" varierer temperaturerne fra 200 til 2000 K, som opnås på grund af ionisering af oxygen (atomisk oxygen er placeret over 300 km), såvel som rekombinationen af ​​oxygenatomer til molekyler , ledsaget af frigivelse af en stor mængde varme. Termosfæren er hvor nordlys opstår.

Over termosfæren er exosfæren - det ydre lag af atmosfæren, hvorfra lette og hurtigt bevægende brintatomer kan undslippe ud i det ydre rum. Den kemiske sammensætning af Jordens atmosfære her repræsenteres for det meste af individuelle oxygenatomer i de nederste lag, heliumatomer i de mellemste lag og næsten udelukkende brintatomer i de øvre lag. Høje temperaturer hersker her - omkring 3000 K og der er intet atmosfærisk tryk.

Hvordan blev jordens atmosfære dannet?

Men som nævnt ovenfor havde planeten ikke altid en sådan atmosfærisk sammensætning. I alt er der tre begreber om oprindelsen af ​​dette element. Den første hypotese antyder, at atmosfæren blev taget gennem processen med tilvækst fra en protoplanetarisk sky. Men i dag er denne teori genstand for betydelig kritik, da en sådan primær atmosfære burde være blevet ødelagt af sol-"vinden" fra en stjerne i vores planetsystem. Derudover antages det, at flygtige elementer ikke kunne tilbageholdes i dannelseszonen for jordiske planeter på grund af for høje temperaturer.

Sammensætningen af ​​Jordens primære atmosfære, som foreslået af den anden hypotese, kunne være blevet dannet på grund af det aktive bombardement af overfladen af ​​asteroider og kometer, der ankom fra nærheden af ​​solsystemet i de tidlige udviklingsstadier. Det er ret svært at bekræfte eller afkræfte dette koncept.

Eksperimenter på IDG RAS

Den mest plausible synes at være den tredje hypotese, som mener, at atmosfæren opstod som et resultat af frigivelsen af ​​gasser fra jordskorpens kappe for cirka 4 milliarder år siden. Dette koncept blev testet på Institut for Geografi ved Det Russiske Videnskabsakademi under et eksperiment kaldet "Tsarev 2", da en prøve af et stof af meteorisk oprindelse blev opvarmet i et vakuum. Derefter blev frigivelsen af ​​gasser som H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 osv. registreret. Derfor antog forskerne med rette, at den kemiske sammensætning af Jordens primære atmosfære omfattede vand og kuldioxid, hydrogenfluorid ( HF), kuliltegas (CO), svovlbrinte (H 2 S), nitrogenforbindelser, brint, metan (CH 4), ammoniakdamp (NH 3), argon osv. Vanddamp fra den primære atmosfære deltog i dannelsen af hydrosfæren var kuldioxid i højere grad i bundet tilstand i organiske stoffer og bjergarter, kvælstof gik over i sammensætningen af ​​moderne luft, og også igen i sedimentære bjergarter og organiske stoffer.

Sammensætningen af ​​Jordens primære atmosfære ville ikke tillade moderne mennesker at være i den uden åndedrætsværn, da der dengang ikke var ilt i de nødvendige mængder. Dette grundstof dukkede op i betydelige mængder for halvanden milliard år siden, menes at være i forbindelse med udviklingen af ​​fotosynteseprocessen i blågrønne og andre alger, som er de ældste indbyggere på vores planet.

Minimum ilt

At sammensætningen af ​​Jordens atmosfære i starten var næsten iltfri, indikeres af, at let oxideret, men ikke oxideret grafit (kulstof) findes i de ældste (katarkæiske) bjergarter. Efterfølgende dukkede såkaldte båndede jernmalme op, som omfattede lag af berigede jernoxider, hvilket betyder fremkomsten på planeten af ​​en kraftig iltkilde i molekylær form. Men disse grundstoffer blev kun fundet periodisk (måske dukkede de samme alger eller andre iltproducenter op på små øer i en anoksisk ørken), mens resten af ​​verden var anaerob. Sidstnævnte understøttes af det faktum, at let oxideret pyrit blev fundet i form af småsten behandlet ved flow uden spor af kemiske reaktioner. Da strømmende vand ikke kan beluftes dårligt, har den opfattelse udviklet sig, at atmosfæren før Kambrium indeholdt mindre end én procent af iltsammensætningen i dag.

Revolutionerende ændring i luftsammensætning

Omtrent midt i Proterozoikum (1,8 milliarder år siden) skete der en "iltrevolution", da verden gik over til aerob respiration, hvor 38 kan opnås fra et molekyle af et næringsstof (glukose) og ikke to (som med anaerob respiration) energienheder. Sammensætningen af ​​Jordens atmosfære, hvad angår ilt, begyndte at overstige en procent af, hvad den er i dag, og et ozonlag begyndte at dukke op, der beskyttede organismer mod stråling. Det var fra hende, at for eksempel så gamle dyr som trilobitter "gemte sig" under tykke skaller. Fra da og indtil vores tid steg indholdet af det vigtigste "respiratoriske" element gradvist og langsomt, hvilket sikrede mangfoldigheden af ​​udvikling af livsformer på planeten.

Kvaliteten af ​​den luft, der er nødvendig for at understøtte livsprocesserne for alle levende organismer på Jorden, er bestemt af dens iltindhold.
Lad os overveje luftkvalitetens afhængighed af procentdelen af ​​oxygen i den ved at bruge eksemplet i figur 1.

Ris. 1 procent af ilt i luft

   Gunstig niveau af ilt i luften

   Zone 1-2: Dette niveau af iltindhold er typisk for økologisk rene områder og skove. Iltindholdet i luften på havkysten kan nå op på 21,9 %

   Niveau af behageligt iltindhold i luften

   Zone 3-4: begrænset af den lovligt godkendte standard for minimumsiltindholdet i indeluften (20,5%) og frisklufts-"standarden" (21%). For byluft anses et iltindhold på 20,8 % for normalt.

   Utilstrækkelige iltniveauer i luften

   Zone 5-6: begrænset til det mindst tilladte iltniveau, når en person kan være uden åndedrætsværn (18%).
Ophold i rum med sådan luft ledsages af hurtig træthed, døsighed, nedsat mental aktivitet og hovedpine.
Langvarigt ophold i værelser med en sådan atmosfære er farligt for helbredet

Farligt lave niveauer af ilt i luften

   Zone 7 og frem: når iltindholdet er 16%, observeres svimmelhed og hurtig vejrtrækning, 13% - tab af bevidsthed, 12% - irreversible ændringer i kroppens funktion, 7% - død.
En uåndbar atmosfære er også kendetegnet ved ikke kun at overskride de maksimalt tilladte koncentrationer af skadelige stoffer i luften, men også ved utilstrækkeligt iltindhold.
På grund af de forskellige definitioner, der gives til begrebet "utilstrækkeligt iltindhold", begår gasredningsfolk meget ofte fejl, når de beskriver gasredningsarbejde. Dette sker blandt andet som følge af at studere chartre, instruktioner, standarder og andre dokumenter, der indeholder en indikation af iltindholdet i atmosfæren.
Lad os se på forskellene i procentdelen af ​​ilt i de vigtigste reguleringsdokumenter.

   1.Oxygenindhold mindre end 20 %.
   Gasfarligt arbejde udføres, når der er iltindhold i luften i arbejdsområdet mindre end 20 %.
- Standardinstruktioner til at organisere sikker udførelse af gasfarligt arbejde (godkendt af USSR State Mining and Technical Supervision den 20. februar 1985):
   1.5. Gasfarligt arbejde omfatter arbejde... med utilstrækkeligt iltindhold (volumenfraktion under 20%).
- Standardinstruktioner til at organisere sikker udførelse af gasfarligt arbejde på oTOI R-112-17-95 (godkendt efter ordre fra Ministeriet for Brændstof og Energi i Den Russiske Føderation af 4. juli 1995 N 144):
   1.3. Gasfarligt arbejde omfatter arbejde... når iltindholdet i luften er mindre end 20 volumenprocent.
- National standard for Den Russiske Føderation GOST R 55892-2013 "Faciliteter til småskala produktion og forbrug af flydende naturgas. Generelle tekniske krav" (godkendt efter ordre fra Federal Agency for Technical Regulation and Metroology dateret 17. december 2013 N 2278 -st):
   K.1 Gasfarligt arbejde omfatter arbejde... når iltindholdet i luften i arbejdsområdet er mindre end 20 %.

   2. Iltindhold mindre end 18 %.
   Gas redningsarbejde udføres ved iltniveau mindre end 18 %.
- Forordninger om gasredningsdannelse (godkendt og sat i kraft af den første viceminister for industri, videnskab og teknologi A.G. Svinarenko den 06/05/2003; godkendt af: Federal Mining and Industrial Supervision of the Russian Federation den 05/16/2003 N AS 04-35/373).
   3. Gasredningsoperationer ... under forhold, hvor iltindholdet i atmosfæren reduceres til et niveau på mindre end 18 vol.% ...
- Retningslinjer for organisering og gennemførelse af nødredningsaktioner ved kemiske virksomheder (godkendt af UAC nr. 5/6 protokol nr. 2 af 11. juli 2015).
   2. Gasredningsoperationer... under forhold med utilstrækkeligt (mindre end 18%) iltindhold...
- GOST R 22.9.02-95 Sikkerhed i nødsituationer. Aktivitetsmåder for reddere, der bruger personlige værnemidler, når konsekvenserne af ulykker ved kemisk farlige faciliteter elimineres. Generelle krav (vedtaget som en mellemstatslig standard GOST 22.9.02-97)
   6.5 Ved høje koncentrationer af kemiske stoffer og utilstrækkeligt iltindhold (mindre end 18%) i kilden til kemisk kontaminering, brug kun isolerende åndedrætsværn.

   3. Iltindhold mindre end 17 %.
   Brug af filtre er forbudt RPE ved iltindhold mindre end 17 %.
- GOST R 12.4.233-2012 (EN 132:1998) System af arbejdssikkerhedsstandarder. Personlig åndedrætsværn. Begreber, definitioner og betegnelser (godkendt og sat i kraft efter ordre fra Federal Agency for Technical Regulation and Metrology dateret 29. november 2012 N 1824-st)
   2,87...iltmangel atmosfære: Omgivelsesluft indeholdende mindre end 17% oxygen i volumen, hvor filtrerende RPE ikke kan anvendes.
- Interstate standard GOST 12.4.299-2015 System af arbejdssikkerhedsstandarder. Personlig åndedrætsværn. Anbefalinger for udvælgelse, anvendelse og vedligeholdelse (iværksat efter ordre fra Federal Agency for Technical Regulation and Metrology dateret 24. juni 2015 N 792-st)
   B.2.1 Iltmangel. Hvis en analyse af miljøforhold indikerer tilstedeværelse eller mulighed for iltmangel (volumenfraktion mindre end 17%), anvendes RPE af filtertype ikke...
- Toldunionskommissionens afgørelse af 9. december 2011 N 878 om vedtagelse af Toldunionens tekniske forskrifter "Om sikkerheden ved personlige værnemidler"
   7) ...brug af filtrerende personligt åndedrætsværn er ikke tilladt, hvis iltindholdet i den indåndede luft er mindre end 17 procent
- Interstate standard GOST 12.4.041-2001 System af arbejdssikkerhedsstandarder. Filtrering af personligt åndedrætsværn. Generelle tekniske krav (indført ved dekret fra den russiske føderations statsstandard af 19. september 2001 N 386-st)
   1 ... filtrerende personlige værnemidler til åndedrætsorganerne designet til at beskytte mod skadelige aerosoler, gasser og dampe og deres kombinationer i den omgivende luft, forudsat at det indeholder mindst 17 vol ilt. %.