Atmosfääriõhu keemiline koostis. Atmosfääri koostis ja struktuur

Õhk on enamiku meie planeedi organismide eluks hädavajalik tingimus.

Inimene võib ilma toiduta elada kuu aega. Ilma veeta - kolm päeva. Ilma õhuta - vaid mõni minut.

Uuringu ajalugu

Mitte igaüks ei tea, et meie elu põhikomponent on äärmiselt heterogeenne aine. Õhk on gaaside segu. Millised?

Pikka aega arvati, et õhk on üks aine, mitte gaaside segu. Heterogeensuse hüpotees on ilmunud paljude teadlaste teaduslikes töödes erinevatel aegadel. Kuid keegi ei jõudnud teoreetilistest oletustest kaugemale. Alles kaheksateistkümnendal sajandil tõestas Šoti keemik Joseph Black eksperimentaalselt, et õhu gaasiline koostis on heterogeenne. Avastus tehti järgnevate katsete käigus.

Kaasaegsed teadlased on tõestanud, et õhk on gaaside segu, mis koosneb kümnest põhielemendist.

Koostis erineb sõltuvalt kontsentratsioonikohast. Õhu koostis määratakse pidevalt. Sellest sõltub inimeste tervis. Milliste gaaside segu on õhk?

Kõrgematel kõrgustel (eriti mägedes) on hapnikusisaldus madal. Seda kontsentratsiooni nimetatakse "haruldaseks õhuks". Metsades on hapnikusisaldus seevastu maksimaalne. Megalinnades suurendatakse süsihappegaasi sisaldust. Õhu koostise määramine on keskkonnateenistuste üks olulisemaid ülesandeid.

Kus saab õhku kasutada?

• Kokkusurutud massi kasutatakse rõhu all oleva õhu pumpamisel. Igas rehviteenindusjaamas on paigaldatud kuni kümme baari. Rehvid on õhuga pumbatud.
• Töötajad kasutavad mutrite ja poltide kiireks eemaldamiseks/paigaldamiseks tungraua ja pneumaatilisi relvi. Selliseid seadmeid iseloomustab väike kaal ja kõrge efektiivsus.
• Lakke ja värve kasutavates tööstusharudes kasutatakse seda kuivamisprotsessi kiirendamiseks.
• Autopesulates aitab suruõhumass kiiresti kuivavaid autosid;
• Tootmisettevõtted kasutavad suruõhku tööriistade puhastamiseks igasugustest saasteainetest. Nii saab terveid angaare laastust ja saepurust puhastada.
• Naftakeemiatööstus ei kujuta end enam ette ilma torustike puhastamise seadmeteta enne esimest käivitamist.
• Oksiidide ja hapete tootmisel.
• Tehnoloogiliste protsesside temperatuuri tõstmiseks;
• Neid ammutatakse õhust;

Miks vajavad elusolendid õhku?

Õhu või õigemini ühe põhikomponendi - hapniku - põhiülesanne on tungida rakkudesse, mille tulemusena soodustab see oksüdatsiooniprotsesse. Tänu sellele saab keha eluks hädavajalikku energiat.

Õhk siseneb kehasse kopsude kaudu, misjärel jaotub see vereringesüsteemi abil kogu kehas.

Milliste gaaside segu on õhk? Vaatame neid lähemalt.

Lämmastik

Õhk on gaaside segu, millest esimene on lämmastik. Dmitri Mendelejevi perioodilisuse tabeli seitsmes element. Avastajaks peetakse šoti keemikut Daniel Rutherfordi 1772. aastal.

See on osa inimkeha valkudest ja nukleiinhapetest. Kuigi selle osakaal rakkudes on väike – mitte rohkem kui kolm protsenti, on gaas normaalseks eluks hädavajalik.

Selle sisaldus õhus on üle seitsmekümne kaheksa protsendi.

Normaaltingimustes on see värvitu ja lõhnatu. Ei ühine teiste keemiliste elementidega.

Kõige enam kasutatakse lämmastikku keemiatööstuses, eelkõige väetiste valmistamisel.

Lämmastikku kasutatakse meditsiinitööstuses, värvainete tootmisel,

Kosmetoloogias ravitakse gaasiga aknet, arme, tüükaid, keha termoregulatsioonisüsteemi.

Lämmastikku kasutades sünteesitakse ammoniaaki ja toodetakse lämmastikhapet.

Keemiatööstuses kasutatakse hapnikku süsivesinike oksüdeerimiseks alkoholides, hapetes, aldehüüdides ja lämmastikhappe tootmiseks.

Kalatööstus - veekogude küllastumine hapnikuga.

Kuid gaas on elusolendite jaoks kõige olulisem. Hapniku abil saab organism ära kasutada (oksüdeerida) vajalikke valke, rasvu ja süsivesikuid, muutes need vajalikuks energiaks.

Argoon

Gaas, mis on õhu osa, on tähtsuselt kolmandal kohal – argoon. Sisu ei ületa ühte protsenti. See on inertgaas, millel pole värvi, maitset ega lõhna. Perioodilise tabeli kaheksateistkümnes element.

Esimene mainimine on omistatud inglise keemikule 1785. aastal. Lord Larey ja William Ramsay said Nobeli preemiad gaasi olemasolu tõestamise ja sellega katsetamise eest.

Argooni kasutusalad:

• hõõglambid;
• plastakende klaaspindade vahelise ruumi täitmine;
• kaitsekeskkond keevitamise ajal;
• tulekustutusaine;
• õhu puhastamiseks;
• keemiline süntees.

See ei too inimkehale erilist kasu. Gaasi kõrge kontsentratsiooni korral põhjustab see lämbumist.

Halli või musta värvi argooniballoonid.

Ülejäänud seitse elementi moodustavad õhus 0,03%.

Süsinikdioksiid

Süsinikdioksiid õhus on värvitu ja lõhnatu.

Moodustub orgaaniliste materjalide mädanemise või põlemise tagajärjel, vabaneb autode ja muude sõidukite hingamisel ja töötamisel.

Inimkehas moodustub see kudedes elutähtsate protsesside tulemusena ja transporditakse venoosse süsteemi kaudu kopsudesse.

Sellel on positiivne tähendus, sest koormuse all laiendab see kapillaare, mis võimaldab ainete suuremat transporti. Positiivne mõju müokardile. Aitab suurendada koormuse sagedust ja tugevust. Kasutatakse hüpoksia korrigeerimiseks. Osaleb hingamise reguleerimises.

Tööstuses saadakse süsihappegaasi põlemisproduktidest, keemiliste protsesside kõrvalsaadusena või õhueraldamisel.

Rakendus on väga lai:

• säilitusaine toiduainetööstuses;
• jookide küllastumine;
• tulekustutid ja tulekustutussüsteemid;
• akvaariumi taimede toitmine;
• kaitsekeskkond keevitamise ajal;
• kasutamine gaasirelvade kanistrites;
• külmutusagens

Neoon

Õhk on gaaside segu, millest viies on neoon. See avati palju hiljem - 1898. aastal. Nimi on kreeka keelest tõlgitud kui "uus".

Monatoomiline gaas, mis on värvitu ja lõhnatu.

Omab kõrget elektrijuhtivust. Sellel on täielik elektrooniline kest. Inertne.

Gaas saadakse õhu eraldamisel.

Rakendus:

• Inertne keskkond tööstuses;
• Külmutusagens krüogeensetes seadmetes;
• Gaaslahenduslampide täiteaine. Tänu reklaamile leiti laialdast kasutust. Enamik värvilisi märke on valmistatud neoonist. Elektrilahenduse läbimisel tekitavad lambid erksavärvilist helki.
• Signaaltuled tuletornides ja lennuväljadel. Nad toimivad hästi tugevas udus.
• Õhusegu element inimestele kõrge rõhuga töötamisel.

Heelium

Heelium on värvitu ja lõhnatu üheaatomiline gaas.

Rakendus:

• Nagu neoon, tekitab see elektrilahenduse läbimisel eredat valgust.
• Tööstuses - terasest lisandite eemaldamiseks sulatamise ajal;
• Külmutusagens.
• õhulaevade ja õhupallide täitmine;
• Sügavate sukeldumiste ajal osaliselt hingamissegudes.
• Jahutusvedelik tuumareaktorites.
• Laste peamine rõõm on õhupallide lennutamine.

See ei ole elusorganismidele eriti kasulik. Suures kontsentratsioonis võib see põhjustada mürgistust.

metaan

Õhk on gaaside segu, millest seitsmes on metaan. Gaas on värvitu ja lõhnatu. Kõrgetes kontsentratsioonides on see plahvatusohtlik. Seetõttu lisatakse sellele näidustuseks lõhnaaineid.

Kõige sagedamini kasutatakse seda kütusena ja toorainena orgaanilises sünteesis.

Koduahjud, katlad ja geisrid töötavad peamiselt metaanil.

Mikroorganismide elulise aktiivsuse saadus.

Krüpton

Krüpton on inertne üheaatomiline gaas, millel pole värvi ega lõhna.

Rakendus:

• laserite tootmisel;
• raketikütuse oksüdeerija;
• hõõglampide täitmine.

Mõju inimorganismile on vähe uuritud. Uuritakse rakendust süvamere sukeldumisel.

Vesinik

Vesinik on värvitu tuleohtlik gaas.

Rakendus:

• Keemiatööstus - ammoniaagi, seebi, plastide tootmine.
• Sfääriliste kestade täitmine meteoroloogias.
• Raketikütus.
• Elektrigeneraatorite jahutus.

Ksenoon

Ksenoon on üheaatomiline värvitu gaas.

Rakendus:

• hõõglampide täitmine;
• kosmoselaeva mootorites;
• anesteetikumina.

See on inimkehale kahjutu. Pole eriti kasulik.

Ohuklasside 1-5 jäätmete äravedu, töötlemine ja kõrvaldamine

Teeme koostööd kõigi Venemaa piirkondadega. Kehtiv litsents. Täielik sulgemisdokumentide komplekt. Individuaalne lähenemine kliendile ja paindlik hinnapoliitika.

Selle vormi abil saate esitada teenusetaotluse, taotleda kommertspakkumist või saada meie spetsialistidelt tasuta konsultatsiooni.

Saada

Atmosfäär on maakera ümbritsev õhukeskkond, mis on üks olulisemaid põhjuseid elu tekkeks maa peal. Just atmosfääriõhk, selle ainulaadne koostis, andis elusolenditele võimaluse oksüdeerida hapnikuga orgaanilisi aineid ja saada eluks vajalikku energiat. Ilma selleta on inimese olemasolu võimatu, nagu ka kõik loomariigi esindajad, enamik taimi, seeni ja baktereid.

Tähendus inimestele

Õhukeskkond ei ole ainult hapnikuallikas. See võimaldab inimesel näha, tajuda ruumilisi signaale ja kasutada meeli. Kuulmine, nägemine, lõhn – need kõik sõltuvad õhuseisundist.

Teine oluline punkt on kaitse päikesekiirguse eest. Atmosfäär ümbritseb planeeti kestaga, mis blokeerib osa päikesekiirte spektrist. Selle tulemusena jõuab maapinnale umbes 30% päikesekiirgusest.

Õhukeskkond on kest, milles tekivad sademed ja aurumine tõuseb. Tema vastutab poole niiskusvahetustsükli eest. Atmosfääris tekkivad sademed mõjutavad Maailma ookeani toimimist, aitavad kaasa niiskuse kogunemisele mandritel ja määravad paljastunud kivimite hävimise. Ta osaleb kliima kujundamises. Õhumasside ringlemine on konkreetsete kliimavööndite ja looduslike vööndite kujunemisel kõige olulisem tegur. Maa kohal tõusvad tuuled määravad piirkonna temperatuuri, niiskuse, sademete taseme, rõhu ja ilmastiku stabiilsuse.

Praegu ammutatakse õhust kemikaale: hapnikku, heeliumi, argooni, lämmastikku. Tehnoloogia on alles katsetamisjärgus, kuid tulevikus võib seda pidada keemiatööstuse paljulubavaks suunaks.

Ülaltoodud on ilmsed asjad. Kuid õhukeskkond on oluline ka tööstuse ja inimeste majandustegevuse jaoks:

• See on põlemis- ja oksüdatsioonireaktsioonide kõige olulisem keemiline aine.
• Kannab soojust edasi.

Seega on atmosfääriõhk ainulaadne õhukeskkond, mis võimaldab elusolenditel eksisteerida ja inimestel tööstust arendada. Inimkeha ja õhukeskkonna vahel on tihe vastasmõju. Kui te seda rikute, ei jäta tõsised tagajärjed teid ootama.

Õhu hügieenilised omadused

Saaste on protsess, mille käigus viiakse atmosfääriõhku lisandeid, mida tavaliselt ei tohiks olla. Reostus võib olla looduslik või kunstlik. Looduslikest allikatest pärinevad lisandid neutraliseeritakse aine planetaarses tsüklis. Kunstliku reostusega on olukord keerulisem.

Looduslik saaste hõlmab:

• Kosmiline tolm.
• Vulkaanipursete, ilmastikuolude ja tulekahjude ajal tekkinud lisandid.

Kunstlik reostus on oma olemuselt inimtekkeline. Seal on globaalne ja lokaalne reostus. Globaalne on kõik heitmed, mis võivad mõjutada atmosfääri koostist või struktuuri. Kohalik on näitajate muutus konkreetses piirkonnas või ruumis, mida kasutatakse elamiseks, töötamiseks või avalike ürituste korraldamiseks.

Välisõhu hügieen on oluline hügieeni osa, mis tegeleb siseõhu parameetrite hindamise ja kontrollimisega. See lõik ilmus seoses sanitaarkaitse vajadusega. Atmosfääriõhu hügieenilist tähtsust on raske üle hinnata – koos hingamisega satuvad inimkehasse ka kõik õhus sisalduvad lisandid ja osakesed.

Hügieeniline hindamine sisaldab järgmisi näitajaid:

1. Atmosfääriõhu füüsikalised omadused. See hõlmab temperatuuri (sagedamini SanPini rikkumine töökohtades on see, et õhk soojeneb liiga palju), rõhku, tuule kiirust (lahtistel aladel), radioaktiivsust, niiskust ja muid näitajaid.
2. Lisandite olemasolu ja kõrvalekalded standardsest keemilisest koostisest. Atmosfääriõhku iseloomustab selle sobivus hingamiseks.
3. Tahkete lisandite olemasolu - tolm, muud mikroosakesed.
4. Bakteriaalse saastumise olemasolu - patogeensed ja tinglikult patogeensed mikroorganismid.

Hügieenikarakteristiku koostamiseks võrreldakse nelja punkti kohta saadud näitu kehtestatud standarditega.

Keskkonnakaitse

Viimasel ajal on keskkonnakaitsjate seas muret tekitanud atmosfääriõhu olukord. Tööstuse arenedes kasvavad ka keskkonnariskid. Tehased ja tööstustsoonid mitte ainult ei hävita osoonikihti, soojendades atmosfääri ja küllastades seda süsinikulisanditega, vaid vähendavad ka hügieeni. Seetõttu on arenenud riikides tavaks võtta õhukeskkonna kaitsmiseks kõikehõlmavaid meetmeid.

Peamised kaitsesuunad:

• Seadusandlik regulatsioon.
• Tööstustsoonide asukoha soovituste väljatöötamine, võttes arvesse klimaatilisi ja geograafilisi tegureid.
• Heitkoguste vähendamise meetmete võtmine.
• Sanitaar- ja hügieenikontroll ettevõtetes.
• Regulaarne koostise jälgimine.

Kaitsemeetmed hõlmavad ka haljasalade istutamist, tehisreservuaaride loomist ning tõketsoonide loomist tööstus- ja elamupiirkondade vahele. Kaitsemeetmete rakendamise soovitused on välja töötanud sellised organisatsioonid nagu WHO ja UNESCO. Riiklikud ja piirkondlikud soovitused töötatakse välja rahvusvaheliste soovituste alusel.

Praegu pööratakse üha rohkem tähelepanu õhuhügieeni probleemile. Kahjuks ei piisa praegu võetud meetmetest inimtekkeliste kahjude täielikuks minimeerimiseks. Aga võib loota, et tulevikus koos keskkonnasõbralikumate tööstusharude arenguga on võimalik atmosfääri koormust vähendada.

Õhk on vajalik kõigile elusorganismidele: loomadele hingamiseks ja taimedele toitumiseks. Lisaks kaitseb õhk Maad Päikese kahjuliku ultraviolettkiirguse eest. Õhu põhikomponendid on lämmastik ja hapnik. Õhk sisaldab ka väikeseid väärisgaaside, süsihappegaasi ja teatud koguse tahkete osakeste - tahma ja tolmu - segusid. Kõik loomad vajavad hingamiseks õhku. Umbes 21% õhust on hapnik. Hapniku molekul (O2) koosneb kahest seotud hapnikust.

Õhu koostis

Erinevate gaaside osakaal õhus varieerub veidi olenevalt asukohast, aastaajast ja ööpäevast. Lämmastik ja hapnik on õhu peamised komponendid. Üks protsent õhust koosneb väärisgaasidest, süsihappegaasist, veeaurust ja saasteainetest nagu lämmastikdioksiid. Õhus sisalduvaid gaase saab eraldada fraktsionaalne destilleerimine. Õhku jahutatakse, kuni gaasid muutuvad vedelaks (vt artiklit ""). Pärast seda vedel segu kuumutatakse. Igal vedelikul on oma keemistemperatuur ja keemise käigus tekkivaid gaase saab eraldi koguda. Hapnik, lämmastik ja süsihappegaas liiguvad pidevalt õhust õhku ja sealt tagasi, s.t. tekib tsükkel. Loomad hingavad õhust hapnikku ja välja süsihappegaasi.

Hapnik

Lämmastik

Rohkem kui 78% õhust on lämmastik. Valgud, millest elusorganismid on ehitatud, sisaldavad ka lämmastikku. Lämmastiku peamine tööstuslik kasutusala on ammoniaagi tootmine väetiste jaoks vajalik. Sel eesmärgil kombineeritakse lämmastikku. Lämmastikku pumbatakse liha või kala pakenditesse, sest... kokkupuutel tavalise õhuga tooted oksüdeeruvad ja riknevad.Siirdamiseks mõeldud inimorganeid hoitakse vedelas lämmastikus, kuna see on külm ja keemiliselt inertne. Lämmastiku molekul (N2) koosneb kahest seotud lämmastikuaatomist.

Väärisgaasid

Väärisgaase on 6 8. rühmast. Need on keemiliselt äärmiselt inertsed. Ainult nad eksisteerivad üksikute aatomite kujul, mis ei moodusta molekule. Passiivsuse tõttu kasutatakse mõnda neist lampide täitmiseks. Inimesed ksenooni praktiliselt ei kasuta, kuid lambipirnidesse pumbatakse argooni ja luminofoorlambid täidetakse krüptooniga. Neoon vilgub elektriliselt laetuna punakasoranžilt. Seda kasutatakse naatrium tänavavalgustites ja neoonlampides. Radoon on radioaktiivne. See tekib metalliraadiumi lagunemisel. Teadusel pole heeliumiühendeid teada ja heeliumi peetakse täiesti inertseks. Selle tihedus on 7 korda väiksem kui õhu tihedus, mistõttu õhulaevad on sellega täidetud. Heeliumiga täidetud õhupallid varustatakse teadusliku varustusega ja lastakse õhku kõrgematesse atmosfäärikihtidesse.

Kasvuhooneefekt

Nii nimetatakse praegu täheldatavat süsinikdioksiidi sisalduse suurenemist atmosfääris ja sellest tulenevat Globaalne soojenemine, st. aasta keskmise temperatuuri tõus kogu maailmas. Süsinikdioksiid takistab soojuse lahkumist Maalt, täpselt nagu klaas hoiab kasvuhoones kõrget temperatuuri. Kuna õhus on rohkem süsihappegaasi, jääb atmosfääri rohkem soojust kinni. Isegi kerge soojenemine põhjustab merepinna tõusu, tuuled muutuvad ja osa pooluste jääst sulab. Teadlased usuvad, et kui süsihappegaasi tase tõuseb sama kiiresti, siis 50 aasta pärast võib keskmine temperatuur tõusta 1,5°C kuni 4°C.

Peab ütlema, et Maa atmosfääri struktuur ja koostis ei olnud meie planeedi ühel või teisel arenguperioodil alati püsivad väärtused. Tänapäeval on selle elemendi vertikaalset struktuuri, mille kogupaksus on 1,5–2,0 tuhat km, esindatud mitmed põhikihid, sealhulgas:

1. Troposfäär.
2. Tropopaus.
3. Stratosfäär.
4. Stratopaus.
5. Mesosfäär ja mesopaus.
6. Termosfäär.
7. Eksosfäär.

Atmosfääri põhielemendid

Troposfäär on kiht, milles täheldatakse tugevaid vertikaalseid ja horisontaalseid liikumisi, siin kujunevad ilm, settenähtused ja kliimatingimused. See ulatub 7-8 kilomeetri kaugusele planeedi pinnast peaaegu kõikjal, välja arvatud polaaralad (seal kuni 15 km). Troposfääris toimub temperatuuri järkjärguline langus, ligikaudu 6,4 ° C iga kõrguse kilomeetri kohta. See indikaator võib erinevatel laiuskraadidel ja aastaaegadel erineda.

Maa atmosfääri koostis selles osas on esindatud järgmiste elementide ja nende protsendimääradega:

Lämmastik - umbes 78 protsenti;

Hapnik - peaaegu 21 protsenti;

Argoon - umbes üks protsent;

Süsinikdioksiid - alla 0,05%.

Üksikkoosseis kuni 90 kilomeetri kõrgusele

Lisaks võib siit leida tolmu, veepiisku, veeauru, põlemisprodukte, jääkristalle, meresoolasid, palju aerosooliosakesi jne. Seda Maa atmosfääri koostist täheldatakse kuni ligikaudu üheksakümne kilomeetri kõrgusel, seega on õhk keemilise koostise poolest ligikaudu sama, mitte ainult troposfääris, vaid ka seda ületavates kihtides. Kuid seal on atmosfääril põhimõtteliselt erinevad füüsikalised omadused. Üldise keemilise koostisega kihti nimetatakse homosfääriks.

Millised muud elemendid moodustavad Maa atmosfääri? Protsentides (mahu järgi, kuivas õhus) gaasid nagu krüptoon (umbes 1,14 x 10 -4), ksenoon (8,7 x 10 -7), vesinik (5,0 x 10 -5), metaan (umbes 1,7 x 10 -5) on siin esindatud 4), dilämmastikoksiid (5,0 x 10 -5) jne Massiprotsendina on loetletud komponentidest enim dilämmastikoksiid ja vesinik, järgnevad heelium, krüptoon jne.

Atmosfääri erinevate kihtide füüsikalised omadused

Troposfääri füüsikalised omadused on tihedalt seotud selle lähedusega planeedi pinnale. Siit suunatakse infrapunakiirte kujul peegeldunud päikesesoojus tagasi ülespoole, kaasates juhtivuse ja konvektsiooni protsessid. Seetõttu langeb temperatuur maapinnast kaugenedes. Seda nähtust täheldatakse kuni stratosfääri kõrguseni (11-17 kilomeetrit), seejärel muutub temperatuur peaaegu muutumatuks kuni 34-35 km ja seejärel tõuseb temperatuur uuesti 50 kilomeetri kõrgusele (stratosfääri ülempiir) . Stratosfääri ja troposfääri vahel on õhuke tropopausi vahekiht (kuni 1-2 km), kus ekvaatori kohal täheldatakse püsivaid temperatuure - umbes miinus 70 ° C ja alla selle. Pooluste kohal “soojeneb” tropopaus suvel miinus 45°C-ni, talvel kõiguvad siin temperatuurid –65°C ümber.

Maa atmosfääri gaasiline koostis sisaldab sellist olulist elementi nagu osoon. Maapinnal on seda suhteliselt vähe (kümme kuni miinus kuues aste ühe protsendini), kuna gaas tekib päikesevalguse mõjul atmosfääri ülemistes osades aatomi hapnikust. Eelkõige on kõige rohkem osooni umbes 25 km kõrgusel ja kogu "osooniekraan" asub poolustel 7–8 km, ekvaatoril 18 km ja kokku kuni 50 km kõrgusel poolustel. planeedi pind.

Atmosfäär kaitseb päikesekiirguse eest

Maa atmosfääri õhu koostisel on elu säilimisel väga oluline roll, kuna üksikud keemilised elemendid ja koostised piiravad edukalt päikesekiirguse ligipääsu maapinnale ning sellel elavatele inimestele, loomadele ja taimedele. Näiteks veeauru molekulid neelavad tõhusalt peaaegu kõiki infrapunakiirguse vahemikke, välja arvatud pikkused vahemikus 8–13 mikronit. Osoon neelab ultraviolettkiirgust kuni lainepikkuseni 3100 A. Ilma õhukese kihita (keskmiselt vaid 3 mm, kui see asetatakse planeedi pinnale), ainult vesi sügavamal kui 10 meetrit ja maa-alused koopad, kuhu päikesekiirgus ei mõju. haaret saab asustada..

Stratopausis null Celsiuse järgi

Atmosfääri kahe järgmise tasandi, stratosfääri ja mesosfääri vahel on tähelepanuväärne kiht – stratopaus. See vastab ligikaudu osooni maksimumide kõrgusele ja siinne temperatuur on inimesele suhteliselt mugav – umbes 0°C. Stratopausist kõrgemal mesosfääris (algab kuskil 50 km kõrgusel ja lõpeb 80-90 km kõrgusel) täheldatakse taas temperatuuri langust kauguse suurenedes Maa pinnast (miinus 70-80 ° C-ni). ). Meteorid põlevad tavaliselt mesosfääris täielikult ära.

Termosfääris - pluss 2000 K!

Maa atmosfääri keemiline koostis termosfääris (algab pärast mesopausi umbes 85-90 kuni 800 km kõrguselt) määrab sellise nähtuse võimaluse nagu väga haruldaste "õhu" kihtide järkjärguline kuumenemine päikesekiirguse mõjul. . Planeedi "õhuvaiba" selles osas on temperatuurid vahemikus 200–2000 K, mis saadakse hapniku ioniseerimise tõttu (aatomi hapnik asub üle 300 km), samuti hapnikuaatomite rekombinatsioonist molekulideks. , millega kaasneb suure hulga soojuse eraldumine. Termosfäär on koht, kus aurorad tekivad.

Termosfääri kohal asub eksosfäär – atmosfääri välimine kiht, millest kerged ja kiiresti liikuvad vesinikuaatomid pääsevad avakosmosesse. Maa atmosfääri keemilist koostist esindavad siin enamasti üksikud hapnikuaatomid alumistes kihtides, heeliumiaatomid keskmistes kihtides ja peaaegu eranditult vesinikuaatomid ülemistes kihtides. Siin valitsevad kõrged temperatuurid - umbes 3000 K ja atmosfäärirõhk puudub.

Kuidas tekkis maa atmosfäär?

Kuid nagu eespool mainitud, ei olnud planeedil alati sellist atmosfääri koostist. Kokku on selle elemendi päritolu kohta kolm kontseptsiooni. Esimene hüpotees viitab sellele, et atmosfäär võeti protoplanetaarsest pilvest akretsiooni käigus. Tänapäeval on see teooria aga märkimisväärse kriitika osaliseks, kuna sellise esmase atmosfääri oleks pidanud hävitama meie planeedisüsteemi tähe päikese "tuul". Lisaks oletatakse, et maapealsete planeetide tekkevööndis ei õnnestunud lenduvaid elemente liiga kõrgete temperatuuride tõttu hoida.

Maa primaarse atmosfääri koostis, nagu eeldab teine ​​hüpotees, võis kujuneda tänu Päikesesüsteemi lähistelt saabunud asteroidide ja komeetide aktiivsele pommitamisele maapinnale arengu algstaadiumis. Seda kontseptsiooni on üsna raske kinnitada või ümber lükata.

Katse IDG RASis

Kõige tõenäolisem tundub olevat kolmas hüpotees, mis usub, et atmosfäär tekkis maakoore vahevööst gaaside vabanemise tulemusena umbes 4 miljardit aastat tagasi. Seda kontseptsiooni katsetati Venemaa Teaduste Akadeemia Geograafia Instituudis eksperimendi “Tsarev 2” käigus, mil vaakumis kuumutati meteoriitse päritoluga aine proovi. Seejärel registreeriti selliste gaaside eraldumine nagu H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 jne. Seetõttu eeldasid teadlased õigesti, et Maa primaarse atmosfääri keemiline koostis sisaldab vett ja süsinikdioksiidi, vesinikfluoriidi ( HF), süsinikmonooksiid (CO), vesiniksulfiid (H 2 S), lämmastikuühendid, vesinik, metaan (CH 4), ammoniaagiaur (NH 3), argoon jne. Tekkimises osales primaarsest atmosfäärist pärit veeaur hüdrosfäärist oli süsihappegaas suuremal määral seotud orgaanilistes ainetes ja kivimites, lämmastik läks tänapäeva õhu koostisesse ning ka taas settekivimitesse ja orgaanilistesse ainetesse.

Maa primaarse atmosfääri koostis ei võimaldanud tänapäeva inimestel ilma hingamisaparaadita selles viibida, kuna siis puudus hapnik vajalikus koguses. Seda elementi ilmus märkimisväärsetes kogustes poolteist miljardit aastat tagasi, arvatavasti on see seotud meie planeedi vanimate elanike siniroheliste ja teiste vetikate fotosünteesi protsessiga.

Minimaalne hapnikusisaldus

Sellest, et Maa atmosfääri koostis oli algselt peaaegu hapnikuvaba, viitab asjaolu, et vanimates (Katarhea) kivimites leidub kergesti oksüdeeruvat, kuid mitte oksüdeeruvat grafiiti (süsinikku). Seejärel ilmusid nn ribastatud rauamaagid, mis sisaldasid rikastatud raudoksiidide kihte, mis tähendab võimsa molekulaarse hapnikuallika ilmumist planeedile. Kuid neid elemente leiti ainult perioodiliselt (võib-olla tekkisid samad vetikad või muud hapnikutootjad anoksilise kõrbe väikesaartel), samas kui ülejäänud maailm oli anaeroobne. Viimast toetab asjaolu, et kergesti oksüdeeruvat püriiti leiti vooluga töödeldud kivikeste kujul ilma keemiliste reaktsioonide jälgedeta. Kuna voolavat vett ei saa halvasti õhutada, on kujunenud arvamus, et atmosfäär enne Kambriumi sisaldas alla ühe protsendi tänapäeva hapniku koostisest.

Revolutsiooniline muutus õhu koostises

Ligikaudu proterosoikumi keskel (1,8 miljardit aastat tagasi) toimus "hapnikurevolutsioon", kui maailm läks üle aeroobsele hingamisele, mille käigus saab ühest toitainemolekulist (glükoosist) saada 38, mitte aga kaks (nagu anaeroobne hingamine) energiaühikud. Maa atmosfääri koostis hakkas hapniku osas ületama ühe protsendi praegusest ja tekkima hakkas osoonikiht, mis kaitses organisme kiirguse eest. Just tema eest peitsid paksude kestade alla näiteks sellised iidsed loomad nagu trilobiidid. Sellest ajast kuni meie ajani suurenes peamise "hingamisteede" elemendi sisaldus järk-järgult ja aeglaselt, tagades planeedi eluvormide arengu mitmekesisuse.

Kõigi Maa elusorganismide eluprotsesside toetamiseks vajaliku õhu kvaliteedi määrab selle hapnikusisaldus.
Vaatleme joonise 1 näitel õhukvaliteedi sõltuvust selles sisalduva hapniku protsendist.

Riis. 1 hapniku protsent õhus

   Soodne hapnikutase õhus

   Tsoon 1-2: Selline hapnikusisalduse tase on tüüpiline ökoloogiliselt puhastele aladele ja metsadele. Ookeani kaldal võib õhu hapnikusisaldus ulatuda 21,9%-ni

   Õhu mugava hapnikusisalduse tase

   Tsoon 3-4: piiratud seaduslikult kinnitatud standardiga siseõhu minimaalse hapnikusisalduse kohta (20,5%) ja värske õhu “standardiga” (21%). Linnaõhu puhul peetakse normaalseks hapnikusisaldust 20,8%.

   Ebapiisav hapnikusisaldus õhus

   Tsoon 5-6: piiratud minimaalse lubatud hapnikutasemega, kui inimene võib olla ilma hingamisaparaadita (18%).
Sellise õhuga ruumides viibimisega kaasneb kiire väsimus, unisus, vaimse aktiivsuse langus ja peavalud.
Pikaajaline viibimine sellise atmosfääriga ruumides on tervisele ohtlik

Ohtlikult madal hapnikusisaldus õhus

   Tsoon 7 ja edasi: kui hapnikusisaldus on 16%, täheldatakse pearinglust ja kiiret hingamist, 13% - teadvuse kaotust, 12% - pöördumatuid muutusi keha talitluses, 7% - surma.
Hingamatut atmosfääri iseloomustab lisaks kahjulike ainete maksimaalse lubatud kontsentratsiooni ületamine õhus ka ebapiisav hapnikusisaldus.
Tulenevalt mõistele “ebapiisav hapnikusisaldus” antud erinevatest definitsioonidest eksivad gaasipäästjad gaasipäästetööde kirjeldamisel väga sageli. See ilmneb muu hulgas hartade, juhiste, standardite ja muude atmosfääri hapnikusisaldust sisaldavate dokumentide uurimise tulemusena.
Vaatame hapniku protsendi erinevusi peamistes regulatiivsetes dokumentides.

   1.Hapnikusisaldus vähem kui 20%.
   Gaasiohtlik töö tehakse, kui tööpiirkonna õhus on hapnikusisaldus vähem kui 20%.
- Tüüpjuhised gaasiohtlike tööde ohutu läbiviimise korraldamiseks (kinnitatud NSVL Riikliku Mäe- ja Tehnilise Järelevalve poolt 20.02.1985):
   1.5. Gaasiohtlike tööde hulka kuulub töö... ebapiisava hapnikusisaldusega (mahuosa alla 20%).
- Standardjuhised gaasiohtlike tööde ohutu läbiviimise korraldamiseks naftasaaduste tarneettevõtetes TOI R-112-17-95 (kinnitatud Vene Föderatsiooni kütuse- ja energeetikaministeeriumi 4. juuli 1995. aasta korraldusega N 144):
   1.3. Gaasiohtlike tööde hulka kuulub töö... kui hapnikusisaldus õhus on alla 20 mahuprotsendi.
- Vene Föderatsiooni riiklik standard GOST R 55892-2013 "Veldatud maagaasi väikesemahulise tootmise ja tarbimise rajatised. Üldised tehnilised nõuded" (kinnitatud föderaalse tehniliste eeskirjade ja metroloogiaameti 17. detsembri 2013. aasta korraldusega N 2278 -st):
   K.1 Gaasiohtlik töö hõlmab tööd... kui hapnikusisaldus tööpiirkonna õhus on alla 20%.

   2. Hapnikusisaldus vähem kui 18%.
   Gaasi päästetööd viiakse läbi hapniku tasemel vähem kui 18%.
- Gaasipääste moodustamise eeskirjad (kinnitatud ja jõustatud tööstuse, teaduse ja tehnoloogia ministri esimese asetäitja A.G. Svinarenko poolt 06.05.2003; heaks kiidetud: Vene Föderatsiooni kaevandus- ja tööstusjärelevalve föderaalne 16.05.2003 N AS 04-35/ 373).
   3. Gaasipäästetööd ... atmosfääri hapnikusisalduse vähendamise tingimustes alla 18 mahuprotsendi ...
- Keemiaettevõtete päästetööde korraldamise ja läbiviimise juhend (kinnitatud UAC nr 5/6 protokolliga nr 2 11.07.2015).
   2. Gaasipäästetööd... ebapiisava (alla 18%) hapnikusisalduse tingimustes...
- GOST R 22.9.02-95 Ohutus hädaolukordades. Päästjate tegevusviisid, kasutades isikukaitsevahendeid keemiliselt ohtlikes objektides toimunud õnnetuste tagajärgede likvideerimisel. Üldnõuded (vastu võetud riikidevahelise standardina GOST 22.9.02-97)
   6.5 Keemiliste ainete kõrge kontsentratsiooni ja ebapiisava hapnikusisalduse (alla 18%) korral keemilise saasteallikas kasutada ainult isoleerivaid hingamisteede kaitsevahendeid.

   3. Hapnikusisaldus vähem kui 17%.
   Filtrite kasutamine on keelatud RPE hapnikusisalduse juures vähem kui 17%.
- GOST R 12.4.233-2012 (EN 132:1998) Tööohutusstandardite süsteem. Isiklik hingamisteede kaitse. Terminid, määratlused ja nimetused (kinnitatud ja jõustatud föderaalse tehniliste eeskirjade ja metroloogiaameti 29. novembri 2012. aasta korraldusega N 1824-st)
   2.87...hapnikuvaene atmosfäär: ümbritsev õhk, mis sisaldab vähem kui 17 mahuprotsenti hapnikku ja milles ei saa kasutada filtreerivat RPE-d.
- Riikidevaheline standard GOST 12.4.299-2015 Tööohutusstandardite süsteem. Isiklik hingamisteede kaitse. Soovitused valiku, rakendamise ja hoolduse kohta (jõustati föderaalse tehniliste eeskirjade ja metroloogiaameti 24. juuni 2015. aasta korraldusega N 792-st)
   B.2.1 Hapnikupuudus. Kui keskkonnatingimuste analüüs viitab hapnikuvaeguse olemasolule või võimalusele (mahuosa alla 17%), siis filtritüüpi RPE-d ei kasutata...
- Tolliliidu komisjoni otsus, 9. detsember 2011 N 878 Tolliliidu tehniliste eeskirjade "Isikukaitsevahendite ohutuse kohta" vastuvõtmise kohta
   7) ...filtreerivate isiklike hingamisteede kaitsevahendite kasutamine ei ole lubatud, kui hapnikusisaldus sissehingatavas õhus on alla 17 protsendi
- Riikidevaheline standard GOST 12.4.041-2001 Tööohutusstandardite süsteem. Isiklikud hingamisteede kaitsevahendid. Üldised tehnilised nõuded (jõustunud 19. septembri 2001. aasta Vene Föderatsiooni riikliku standardi dekreediga N 386-st)
   1 ...filtreerivad hingamissüsteemi isikukaitsevahendid, mis on loodud kaitsma välisõhus leiduvate kahjulike aerosoolide, gaaside ja aurude ning nende kombinatsioonide eest, eeldusel, et see sisaldab vähemalt 17 mahuosa hapnikku. %.