Komposisi kimia udara atmosfera. Komposisi dan struktur atmosfera

Udara adalah keadaan penting untuk kehidupan sebahagian besar organisma di planet kita.

Seseorang boleh hidup selama sebulan tanpa makanan. Tanpa air - tiga hari. Tanpa udara - hanya beberapa minit.

Sejarah kajian

Tidak semua orang tahu bahawa komponen utama kehidupan kita adalah bahan yang sangat heterogen. Udara ialah campuran gas. Yang mana satu?

Untuk masa yang lama ia dipercayai bahawa udara adalah satu bahan dan bukan campuran gas. Hipotesis heterogeniti telah muncul dalam karya saintifik ramai saintis pada masa yang berbeza. Tetapi tiada siapa yang maju melampaui tekaan teori. Hanya pada abad kelapan belas, ahli kimia Scotland Joseph Black secara eksperimen membuktikan bahawa komposisi gas udara adalah heterogen. Penemuan itu dibuat semasa eksperimen seterusnya.

Para saintis moden telah membuktikan bahawa udara adalah campuran gas yang terdiri daripada sepuluh unsur utama.

Komposisi berbeza bergantung pada tempat tumpuan. Komposisi udara ditentukan secara berterusan. Kesihatan rakyat bergantung kepada ini. Udara ialah campuran daripada gas apa?

Di kawasan yang lebih tinggi (terutamanya di pergunungan) kandungan oksigen adalah rendah. Kepekatan ini dipanggil "udara jarang". Di hutan, sebaliknya, kandungan oksigen adalah maksimum. Di bandar mega, kandungan karbon dioksida meningkat. Menentukan komposisi udara adalah salah satu tanggungjawab terpenting perkhidmatan alam sekitar.

Di manakah udara boleh digunakan?

Jisim termampat digunakan apabila mengepam udara di bawah tekanan. Menetapkan sehingga sepuluh bar dipasang di mana-mana stesen servis tayar. Tayar ditiup angin.
Pekerja menggunakan jackhammers dan pistol pneumatik untuk mengeluarkan/memasang nat dan bolt dengan cepat. Peralatan sedemikian dicirikan oleh berat rendah dan kecekapan tinggi.
Dalam industri yang menggunakan varnis dan cat, ia digunakan untuk mempercepatkan proses pengeringan.
Semasa mencuci kereta, jisim udara termampat membantu mengeringkan kereta dengan cepat;
Perusahaan pembuatan menggunakan udara termampat untuk membersihkan alatan daripada semua jenis bahan cemar. Dengan cara ini, seluruh hangar boleh dibersihkan daripada cukur dan habuk papan.
Industri petrokimia tidak lagi dapat membayangkan dirinya tanpa peralatan untuk membersihkan saluran paip sebelum permulaan pertama.
Dalam penghasilan oksida dan asid.
Untuk meningkatkan suhu proses teknologi;
Mereka diekstrak dari udara;

Mengapakah makhluk hidup memerlukan udara?

Tugas utama udara, atau sebaliknya, salah satu komponen utama - oksigen - adalah untuk menembusi ke dalam sel, akibatnya ia menggalakkan proses pengoksidaan. Terima kasih kepada ini, badan menerima tenaga yang penting untuk kehidupan.

Udara memasuki badan melalui paru-paru, selepas itu ia diedarkan ke seluruh badan menggunakan sistem peredaran darah.

Udara ialah campuran daripada gas apa? Mari kita lihat mereka dengan lebih dekat.

Nitrogen

Udara adalah campuran gas, yang pertama adalah nitrogen. Unsur ketujuh jadual berkala Dmitri Mendeleev. Penemu itu dianggap sebagai ahli kimia Scotland Daniel Rutherford pada tahun 1772.

Ia adalah sebahagian daripada protein dan asid nukleik badan manusia. Walaupun bahagiannya dalam sel adalah kecil - tidak lebih daripada tiga peratus, gas itu penting untuk kehidupan normal.

Kandungannya di udara lebih daripada tujuh puluh lapan peratus.

Dalam keadaan biasa ia tidak berwarna dan tidak berbau. Tidak bergabung dengan unsur kimia lain.

Jumlah terbesar nitrogen digunakan dalam industri kimia, terutamanya dalam pembuatan baja.

Nitrogen digunakan dalam industri perubatan, dalam pengeluaran pewarna,

Dalam kosmetologi, gas digunakan untuk merawat jerawat, parut, ketuat, dan sistem termoregulasi badan.

Menggunakan nitrogen, ammonia disintesis dan asid nitrik dihasilkan.

Dalam industri kimia, oksigen digunakan untuk pengoksidaan hidrokarbon dalam alkohol, asid, aldehid, dan pengeluaran asid nitrik.

Industri perikanan - ketepuan badan air dengan oksigen.

Tetapi gas adalah yang paling penting untuk makhluk hidup. Dengan bantuan oksigen, badan boleh menggunakan (mengoksidakan) protein, lemak dan karbohidrat yang diperlukan, menukarkannya kepada tenaga yang diperlukan.

Argon

Gas yang merupakan sebahagian daripada udara berada di tempat ketiga dalam kepentingan - argon. Kandungan tidak melebihi satu peratus. Ia adalah gas lengai tanpa warna, rasa atau bau. Unsur kelapan belas jadual berkala.

Sebutan pertama dikaitkan dengan ahli kimia Inggeris pada tahun 1785. Dan Lord Larey dan William Ramsay menerima Hadiah Nobel kerana membuktikan kewujudan gas dan eksperimen dengannya.

Bidang penggunaan argon:

lampu pijar;
mengisi ruang antara anak tetingkap kaca dalam tingkap plastik;
persekitaran perlindungan semasa kimpalan;
agen pemadam api;
untuk pembersihan udara;
sintesis kimia.

Ia tidak membawa apa-apa faedah tertentu kepada tubuh manusia. Pada kepekatan gas yang tinggi ia membawa kepada sesak nafas.

Silinder argon berwarna kelabu atau hitam.

Tujuh unsur selebihnya membentuk 0.03% di udara.

Karbon dioksida

Karbon dioksida di udara tidak berwarna dan tidak berbau.

Terbentuk akibat reput atau pembakaran bahan organik, dilepaskan semasa bernafas dan mengendalikan kereta dan kenderaan lain.

Dalam tubuh manusia, ia terbentuk dalam tisu hasil daripada proses penting dan diangkut melalui sistem vena ke paru-paru.

Ia mempunyai makna yang positif, kerana di bawah beban, ia mengembangkan kapilari, yang membolehkan pengangkutan bahan yang lebih besar. Kesan positif pada miokardium. Membantu meningkatkan kekerapan dan kekuatan beban. Digunakan dalam pembetulan hipoksia. Mengambil bahagian dalam peraturan pernafasan.

Dalam industri, karbon dioksida diperoleh daripada hasil pembakaran, sebagai hasil sampingan proses kimia atau semasa pengasingan udara.

Permohonan adalah sangat luas:

pengawet dalam industri makanan;
ketepuan minuman;
alat pemadam api dan sistem pemadam api;
memberi makan tumbuhan akuarium;
persekitaran perlindungan semasa kimpalan;
gunakan dalam kanister untuk senjata gas;
bahan penyejuk

Neon

Udara ialah campuran gas, yang kelima daripadanya ialah neon. Ia dibuka kemudian - pada tahun 1898. Nama itu diterjemahkan dari bahasa Yunani sebagai "baru".

Gas monatomik yang tidak berwarna dan tidak berbau.

Mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi. Mempunyai cangkerang elektronik yang lengkap. Lengai.

Gas diperoleh dengan mengasingkan udara.

Permohonan:

Persekitaran lengai dalam industri;
Penyejuk dalam pemasangan kriogenik;
Pengisi untuk lampu nyahcas gas. Ditemui penggunaan meluas terima kasih kepada pengiklanan. Kebanyakan papan tanda berwarna dibuat menggunakan neon. Apabila nyahcas elektrik disalurkan, lampu menghasilkan cahaya berwarna terang.
Lampu isyarat di rumah api dan lapangan terbang. Mereka beraksi dengan baik dalam kabus tebal.
Unsur campuran udara untuk orang apabila bekerja dengan tekanan tinggi.

Helium

Helium ialah gas monatomik yang tidak berwarna dan tidak berbau.

Permohonan:

Seperti neon, apabila melalui nyahcas elektrik ia menghasilkan cahaya terang.
Dalam industri - untuk menghilangkan kekotoran daripada keluli semasa peleburan;
Bahan penyejuk.
Pengisian kapal udara dan belon;
Sebahagian dalam campuran pernafasan semasa menyelam dalam.
Bahan penyejuk dalam reaktor nuklear.
Kegembiraan utama kanak-kanak adalah belon terbang.

Ia tidak memberi manfaat khusus kepada organisma hidup. Dalam kepekatan tinggi ia boleh menyebabkan keracunan.

Metana

Udara ialah campuran gas, yang ketujuh daripadanya ialah metana. Gas tidak berwarna dan tidak berbau. Dalam kepekatan tinggi ia mudah meletup. Oleh itu, pewangi ditambah kepadanya sebagai petunjuk.

Ia paling kerap digunakan sebagai bahan api dan bahan mentah dalam sintesis organik.

Relau rumah, dandang dan geiser beroperasi terutamanya pada metana.

Produk daripada aktiviti penting mikroorganisma.

Kripton

Krypton ialah gas monatomik lengai tanpa warna atau bau.

Permohonan:

dalam pengeluaran laser;
pengoksida bahan api roket;
mengisi lampu pijar.

Kesan pada tubuh manusia tidak banyak dikaji. Aplikasi dalam menyelam laut dalam sedang dikaji.

Hidrogen

Hidrogen ialah gas mudah terbakar tidak berwarna.

Permohonan:

Industri kimia - pengeluaran ammonia, sabun, plastik.
Mengisi cengkerang sfera dalam meteorologi.
Bahan api roket.
Penyejukan penjana elektrik.

Xenon

Xenon ialah gas tanpa warna monoatomik.

Permohonan:

mengisi lampu pijar;
dalam enjin kapal angkasa;
sebagai ubat bius.

Ia tidak berbahaya kepada tubuh manusia. Tidak amat berguna.

Pembuangan, pemprosesan dan pelupusan sisa daripada kelas bahaya 1 hingga 5

Kami bekerjasama dengan semua wilayah di Rusia. Lesen yang sah. Satu set lengkap dokumen penutup. Pendekatan individu kepada pelanggan dan dasar penetapan harga yang fleksibel.

Menggunakan borang ini, anda boleh menyerahkan permintaan untuk perkhidmatan, meminta tawaran komersial atau menerima perundingan percuma daripada pakar kami.

Atmosfera adalah persekitaran udara yang mengelilingi dunia dan merupakan salah satu sebab terpenting untuk kemunculan kehidupan di bumi. Udara atmosfera, komposisi uniknya, yang memberi peluang kepada makhluk hidup untuk mengoksidakan bahan organik dengan oksigen dan mendapatkan tenaga untuk kewujudan. Tanpa itu, kewujudan manusia tidak mungkin, begitu juga dengan semua wakil kerajaan haiwan, kebanyakan tumbuhan, kulat dan bakteria.

Makna bagi manusia

Persekitaran udara bukan sahaja sumber oksigen. Ia membolehkan seseorang melihat, melihat isyarat spatial, dan menggunakan deria. Pendengaran, penglihatan, bau - semuanya bergantung pada keadaan udara.

Perkara penting kedua ialah perlindungan daripada sinaran matahari. Atmosfera menyelubungi planet dengan cangkerang yang menghalang sebahagian daripada spektrum sinaran suria. Akibatnya, kira-kira 30% sinaran matahari sampai ke bumi.

Persekitaran udara ialah cangkang di mana kerpasan terbentuk dan penyejatan meningkat. Dialah yang bertanggungjawab untuk separuh daripada kitaran pertukaran lembapan. Kerpasan yang terbentuk di atmosfera menjejaskan fungsi Lautan Dunia, menyumbang kepada pengumpulan lembapan di benua, dan menentukan pemusnahan batuan terdedah. Dia mengambil bahagian dalam pembentukan iklim. Peredaran jisim udara adalah faktor terpenting dalam pembentukan zon iklim tertentu dan zon semula jadi. Angin yang timbul di atas Bumi menentukan suhu, kelembapan, tahap kerpasan, tekanan dan kestabilan cuaca di rantau ini.

Pada masa ini, bahan kimia diekstrak dari udara: oksigen, helium, argon, nitrogen. Teknologi ini masih di peringkat ujian, tetapi pada masa hadapan ini boleh dianggap sebagai hala tuju yang menjanjikan untuk industri kimia.

Perkara di atas adalah perkara yang jelas. Tetapi persekitaran udara juga penting untuk industri dan aktiviti ekonomi manusia:

Ia adalah agen kimia yang paling penting untuk tindak balas pembakaran dan pengoksidaan.
Memindahkan haba.

Oleh itu, udara atmosfera adalah persekitaran udara unik yang membolehkan hidupan wujud dan manusia membangunkan industri. Terdapat interaksi yang rapat antara tubuh manusia dan persekitaran udara. Jika anda melanggarnya, akibat yang serius tidak akan membuat anda menunggu.

Ciri-ciri kebersihan udara

Pencemaran ialah proses memasukkan bendasing ke dalam udara atmosfera yang tidak sepatutnya wujud. Pencemaran boleh berlaku secara semula jadi atau buatan. Kekotoran yang datang dari sumber semula jadi dinetralkan dalam kitaran planet jirim. Dengan pencemaran buatan keadaan menjadi lebih rumit.

Pencemaran semula jadi termasuk:

Debu kosmik.
Kekotoran yang terbentuk semasa letusan gunung berapi, luluhawa, dan kebakaran.

Pencemaran buatan adalah bersifat antropogenik. Terdapat pencemaran global dan tempatan. Global ialah semua pelepasan yang boleh menjejaskan komposisi atau struktur atmosfera. Tempatan ialah perubahan dalam penunjuk di kawasan tertentu atau dalam bilik yang digunakan untuk tempat tinggal, kerja atau acara awam.

Kebersihan udara ambien ialah bahagian penting dalam kebersihan yang berkaitan dengan penilaian dan kawalan parameter udara dalaman. Bahagian ini muncul berkaitan dengan keperluan untuk perlindungan kebersihan. Kepentingan kebersihan udara atmosfera sukar untuk dinilai terlalu tinggi - bersama-sama dengan pernafasan, semua kekotoran dan zarah yang terkandung dalam udara memasuki tubuh manusia.

Penilaian kebersihan termasuk penunjuk berikut:

Sifat fizikal udara atmosfera. Ini termasuk suhu (pelanggaran SanPin yang paling biasa di tempat kerja ialah udara menjadi terlalu panas), tekanan, kelajuan angin (di kawasan terbuka), radioaktiviti, kelembapan dan penunjuk lain.
Kehadiran kekotoran dan sisihan daripada komposisi kimia standard. Udara atmosfera dicirikan oleh kesesuaiannya untuk bernafas.
Kehadiran kekotoran pepejal - habuk, zarah mikro lain.
Kehadiran pencemaran bakteria - mikroorganisma patogenik dan bersyarat.

Untuk menyusun ciri kebersihan, bacaan yang diperoleh pada empat mata dibandingkan dengan piawaian yang ditetapkan.

Perlindungan alam sekitar

Baru-baru ini, keadaan udara atmosfera telah menimbulkan kebimbangan di kalangan pencinta alam sekitar. Apabila industri berkembang, risiko alam sekitar juga meningkat. Kilang dan zon perindustrian bukan sahaja memusnahkan lapisan ozon, memanaskan atmosfera dan menepunya dengan kekotoran karbon, tetapi juga mengurangkan kebersihan. Oleh itu, di negara maju adalah lazim untuk menjalankan langkah-langkah komprehensif untuk melindungi persekitaran udara.

Arahan utama perlindungan:

Peraturan perundangan.
Pembangunan cadangan untuk lokasi zon perindustrian, dengan mengambil kira faktor iklim dan geografi.
Menjalankan langkah untuk mengurangkan pelepasan.
Kawalan kebersihan dan kebersihan di perusahaan.
Pemantauan tetap komposisi.

Langkah perlindungan juga termasuk menanam kawasan hijau, mencipta takungan buatan, dan mewujudkan zon penghalang antara kawasan perindustrian dan kediaman. Cadangan untuk menjalankan langkah perlindungan telah dibangunkan oleh organisasi seperti WHO dan UNESCO. Cadangan negeri dan serantau dibangunkan berdasarkan cadangan antarabangsa.

Pada masa ini, masalah kebersihan udara semakin mendapat perhatian. Malangnya, pada masa ini, langkah-langkah yang diambil tidak mencukupi untuk meminimumkan bahaya antropogenik sepenuhnya. Tetapi kita boleh berharap bahawa pada masa akan datang, bersama-sama dengan pembangunan industri yang lebih mesra alam, ia akan dapat mengurangkan beban pada atmosfera.

Udara diperlukan untuk semua organisma hidup: haiwan untuk bernafas, dan tumbuhan untuk pemakanan. Di samping itu, udara melindungi Bumi daripada sinaran ultraviolet matahari yang berbahaya. Komponen utama udara ialah nitrogen dan oksigen. Udara juga mengandungi campuran kecil gas mulia, karbon dioksida dan sejumlah zarah pepejal - jelaga dan habuk. Semua haiwan memerlukan udara untuk bernafas. Kira-kira 21% udara adalah oksigen. Molekul oksigen (O2) terdiri daripada dua oksigen terikat.

Komposisi udara

Peratusan gas yang berbeza di udara berbeza sedikit bergantung pada lokasi, masa tahun dan hari. Nitrogen dan oksigen adalah komponen utama udara. Satu peratus daripada udara terdiri daripada gas mulia, karbon dioksida, wap air dan bahan pencemar seperti nitrogen dioksida. Gas yang terkandung dalam udara boleh diasingkan dengan penyulingan berperingkat. Udara disejukkan sehingga gas bertukar menjadi keadaan cecair (lihat artikel ““). Selepas ini, campuran cecair dipanaskan. Setiap cecair mempunyai takat didihnya sendiri, dan gas yang terbentuk semasa mendidih boleh dikumpulkan secara berasingan. Oksigen, nitrogen dan karbon dioksida sentiasa bergerak dari udara ke dalam dan kembali ke udara, i.e. satu kitaran berlaku. Haiwan menyedut oksigen dari udara dan menghembus karbon dioksida.

Oksigen

Nitrogen

Lebih daripada 78% udara adalah nitrogen. Protein, dari mana organisma hidup dibina, juga mengandungi nitrogen. Aplikasi perindustrian utama nitrogen ialah pengeluaran ammonia diperlukan untuk baja. Untuk tujuan ini, nitrogen digabungkan dengan. Nitrogen dipam ke dalam bungkusan untuk daging atau ikan, kerana... apabila bersentuhan dengan udara biasa, produk teroksida dan merosot Organ manusia yang dimaksudkan untuk pemindahan disimpan dalam nitrogen cecair kerana ia sejuk dan lengai secara kimia. Molekul nitrogen (N2) terdiri daripada dua atom nitrogen terikat.

Gas mulia

Gas mulia adalah 6 daripada kumpulan ke-8. Mereka sangat lengai secara kimia. Hanya mereka wujud dalam bentuk atom individu yang tidak membentuk molekul. Kerana kepasifan mereka, sesetengah daripada mereka digunakan untuk mengisi lampu. Xenon boleh dikatakan tidak digunakan oleh manusia, tetapi argon dipam ke dalam mentol lampu, dan lampu pendarfluor diisi dengan kripton. Neon berkelip merah-oren apabila dicas elektrik. Ia digunakan dalam lampu jalan natrium dan lampu neon. Radon adalah radioaktif. Ia terbentuk oleh pereputan radium logam. Tiada sebatian helium diketahui oleh sains, dan helium dianggap lengai sepenuhnya. Ketumpatannya adalah 7 kali kurang daripada ketumpatan udara, itulah sebabnya kapal udara dipenuhi dengannya. Belon berisi helium dilengkapi dengan peralatan saintifik dan dilancarkan ke atmosfera atas.

Kesan rumah hijau

Ini adalah nama untuk peningkatan kandungan karbon dioksida dalam atmosfera yang diperhatikan pada masa ini dan akibatnya pemanasan global, iaitu peningkatan purata suhu tahunan di seluruh dunia. Karbon dioksida menghalang haba daripada meninggalkan Bumi, sama seperti kaca mengekalkan suhu tinggi di dalam rumah hijau. Oleh kerana terdapat lebih banyak karbon dioksida di udara, lebih banyak haba terperangkap di atmosfera. Walaupun sedikit pemanasan menyebabkan paras laut meningkat, angin berubah dan sebahagian daripada ais di kutub mencair. Para saintis percaya bahawa jika paras karbon dioksida meningkat dengan cepat, maka dalam 50 tahun suhu purata boleh meningkat sebanyak 1.5°C hingga 4°C.

Struktur dan komposisi atmosfera Bumi, mesti dikatakan, tidak selalu nilai tetap dalam satu atau lain tempoh pembangunan planet kita. Hari ini, struktur menegak elemen ini, yang mempunyai jumlah "ketebalan" 1.5-2.0 ribu km, diwakili oleh beberapa lapisan utama, termasuk:

Troposfera.
Tropopause.
Stratosfera.
Stratopause.
Mesosfera dan mesopause.
Termosfera.
Eksosfera.

Elemen asas atmosfera

Troposfera ialah lapisan di mana pergerakan menegak dan mendatar yang kuat diperhatikan di sini bahawa cuaca, fenomena sedimen, dan keadaan iklim terbentuk. Ia memanjang 7-8 kilometer dari permukaan planet hampir di mana-mana, kecuali kawasan kutub (sehingga 15 km di sana). Di troposfera, terdapat penurunan suhu secara beransur-ansur, kira-kira sebanyak 6.4 ° C dengan setiap kilometer ketinggian. Penunjuk ini mungkin berbeza untuk latitud dan musim yang berbeza.

Komposisi atmosfera Bumi di bahagian ini diwakili oleh unsur-unsur berikut dan peratusannya:

Nitrogen - kira-kira 78 peratus;

Oksigen - hampir 21 peratus;

Argon - kira-kira satu peratus;

Karbon dioksida - kurang daripada 0.05%.

Komposisi tunggal sehingga ketinggian 90 kilometer

Di samping itu, di sini anda boleh menemui habuk, titisan air, wap air, hasil pembakaran, hablur ais, garam laut, banyak zarah aerosol, dll. Komposisi atmosfera Bumi ini diperhatikan sehingga kira-kira sembilan puluh kilometer pada ketinggian, jadi udara adalah kira-kira sama dalam komposisi kimia, bukan sahaja di troposfera, tetapi juga di lapisan atasnya. Tetapi di sana atmosfera mempunyai sifat fizikal yang berbeza secara asasnya. Lapisan yang mempunyai komposisi kimia umum dipanggil homosfera.

Apakah unsur-unsur lain yang membentuk atmosfera Bumi? Dalam peratusan (mengikut isipadu, dalam udara kering) gas seperti kripton (kira-kira 1.14 x 10 -4), xenon (8.7 x 10 -7), hidrogen (5.0 x 10 -5), metana (kira-kira 1.7 x 10 -5) diwakili di sini. 4), nitrus oksida (5.0 x 10 -5), dsb. Sebagai peratusan mengikut jisim, kebanyakan komponen yang disenaraikan ialah nitrus oksida dan hidrogen, diikuti oleh helium, kripton, dsb.

Sifat fizikal lapisan atmosfera yang berbeza

Sifat fizikal troposfera berkait rapat dengan kedekatannya dengan permukaan planet. Dari sini, haba suria yang dipantulkan dalam bentuk sinar inframerah diarahkan semula ke atas, melibatkan proses pengaliran dan perolakan. Itulah sebabnya suhu turun dengan jarak dari permukaan bumi. Fenomena ini diperhatikan sehingga ketinggian stratosfera (11-17 kilometer), kemudian suhu menjadi hampir tidak berubah sehingga 34-35 km, dan kemudian suhu naik semula ke ketinggian 50 kilometer (had atas stratosfera) . Di antara stratosfera dan troposfera terdapat lapisan perantaraan nipis tropopause (sehingga 1-2 km), di mana suhu malar diperhatikan di atas khatulistiwa - kira-kira tolak 70 ° C dan ke bawah. Di atas kutub, tropopause "memanaskan" pada musim panas hingga tolak 45°C pada musim sejuk, suhu di sini turun naik sekitar -65°C;

Komposisi gas atmosfera bumi merangkumi unsur penting seperti ozon. Terdapat sedikit daripadanya di permukaan (sepuluh hingga tolak kuasa keenam satu peratus), kerana gas terbentuk di bawah pengaruh cahaya matahari daripada oksigen atom di bahagian atas atmosfera. Khususnya, kebanyakan ozon berada pada ketinggian kira-kira 25 km, dan keseluruhan "skrin ozon" terletak di kawasan dari 7-8 km di kutub, dari 18 km di khatulistiwa dan sehingga lima puluh kilometer secara keseluruhan di atas permukaan planet.

Atmosfera melindungi daripada sinaran matahari

Komposisi udara di atmosfera Bumi memainkan peranan yang sangat penting dalam pemeliharaan kehidupan, kerana unsur kimia dan komposisi individu berjaya mengehadkan akses sinaran suria ke permukaan bumi dan manusia, haiwan, dan tumbuh-tumbuhan yang hidup di atasnya. Sebagai contoh, molekul wap air dengan berkesan menyerap hampir semua julat sinaran inframerah, dengan pengecualian panjang dalam julat dari 8 hingga 13 mikron. Ozon menyerap sinaran ultraviolet sehingga panjang gelombang 3100 A. Tanpa lapisan nipisnya (hanya 3 mm secara purata jika diletakkan di permukaan planet), hanya air pada kedalaman lebih 10 meter dan gua bawah tanah di mana sinaran suria tidak capai boleh didiami .

Sifar Celsius pada stratopause

Di antara dua peringkat seterusnya atmosfera, stratosfera dan mesosfera, terdapat lapisan yang luar biasa - stratopause. Ia lebih kurang sepadan dengan ketinggian maksimum ozon dan suhu di sini agak selesa untuk manusia - kira-kira 0°C. Di atas stratopause, di mesosfera (bermula di suatu tempat pada ketinggian 50 km dan berakhir pada ketinggian 80-90 km), penurunan suhu sekali lagi diperhatikan dengan peningkatan jarak dari permukaan Bumi (hingga minus 70-80 ° C). ). Meteor biasanya terbakar sepenuhnya di mesosfera.

Dalam termosfera - tambah 2000 K!

Komposisi kimia atmosfera bumi di termosfera (bermula selepas mesopause dari ketinggian kira-kira 85-90 hingga 800 km) menentukan kemungkinan fenomena seperti pemanasan beransur-ansur lapisan "udara" yang sangat jarang di bawah pengaruh sinaran suria . Di bahagian "selimut udara" planet ini, suhu berkisar antara 200 hingga 2000 K, yang diperoleh kerana pengionan oksigen (oksigen atom terletak di atas 300 km), serta penggabungan semula atom oksigen ke dalam molekul. , disertai dengan pembebasan sejumlah besar haba. Termosfera adalah tempat aurora berlaku.

Di atas termosfera ialah eksosfera - lapisan luar atmosfera, dari mana cahaya dan atom hidrogen yang bergerak pantas boleh melarikan diri ke angkasa lepas. Komposisi kimia atmosfera Bumi di sini diwakili kebanyakannya oleh atom oksigen individu di lapisan bawah, atom helium di lapisan tengah, dan hampir secara eksklusif atom hidrogen di lapisan atas. Suhu tinggi berlaku di sini - kira-kira 3000 K dan tiada tekanan atmosfera.

Bagaimanakah atmosfera bumi terbentuk?

Tetapi, seperti yang dinyatakan di atas, planet ini tidak selalu mempunyai komposisi atmosfera sedemikian. Secara keseluruhan, terdapat tiga konsep asal usul unsur ini. Hipotesis pertama mencadangkan bahawa atmosfera telah diambil melalui proses pertambahan daripada awan protoplanet. Walau bagaimanapun, hari ini teori ini tertakluk kepada kritikan yang ketara, kerana suasana utama seperti itu sepatutnya dimusnahkan oleh "angin" suria dari bintang dalam sistem planet kita. Di samping itu, diandaikan bahawa unsur meruap tidak dapat dikekalkan dalam zon pembentukan planet terestrial kerana suhu yang terlalu tinggi.

Komposisi atmosfera utama Bumi, seperti yang dicadangkan oleh hipotesis kedua, mungkin terbentuk disebabkan oleh pengeboman aktif permukaan oleh asteroid dan komet yang tiba dari sekitar sistem Suria pada peringkat awal pembangunan. Agak sukar untuk mengesahkan atau menyangkal konsep ini.

Eksperimen di Institut Geografi RAS

Yang paling munasabah nampaknya ialah hipotesis ketiga, yang percaya bahawa atmosfera muncul sebagai hasil daripada pelepasan gas dari mantel kerak bumi kira-kira 4 bilion tahun yang lalu. Konsep ini telah diuji di Institut Geografi Akademi Sains Rusia semasa eksperimen yang dipanggil "Tsarev 2", apabila sampel bahan asal meteorik dipanaskan dalam vakum. Kemudian pelepasan gas seperti H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, dan lain-lain telah direkodkan Oleh itu, saintis betul mengandaikan bahawa komposisi kimia atmosfera utama Bumi termasuk air dan karbon dioksida, hidrogen fluorida (. HF), gas karbon monoksida (CO), hidrogen sulfida (H 2 S), sebatian nitrogen, hidrogen, metana (CH 4), wap ammonia (NH 3), argon, dll. Wap air dari atmosfera utama mengambil bahagian dalam pembentukan daripada hidrosfera, karbon dioksida pada tahap yang lebih besar dalam keadaan terikat dalam bahan organik dan batu, nitrogen disalurkan ke dalam komposisi udara moden, dan juga sekali lagi ke dalam batuan sedimen dan bahan organik.

Komposisi atmosfera utama Bumi tidak akan membenarkan orang moden berada di dalamnya tanpa alat pernafasan, kerana tiada oksigen dalam kuantiti yang diperlukan ketika itu. Unsur ini muncul dalam kuantiti yang ketara satu setengah bilion tahun yang lalu, dipercayai berkaitan dengan perkembangan proses fotosintesis dalam alga biru-hijau dan lain-lain, yang merupakan penduduk tertua di planet kita.

oksigen minimum

Fakta bahawa komposisi atmosfera Bumi pada mulanya hampir bebas oksigen ditunjukkan oleh fakta bahawa grafit (karbon) yang mudah teroksida, tetapi tidak teroksida terdapat dalam batuan tertua (Catarchaean). Selepas itu, bijih besi berjalur yang dipanggil muncul, termasuk lapisan oksida besi yang diperkaya, yang bermaksud penampilan di planet ini sumber oksigen yang kuat dalam bentuk molekul. Tetapi unsur-unsur ini hanya ditemui secara berkala (mungkin alga yang sama atau pengeluar oksigen lain muncul di pulau-pulau kecil di padang pasir anoksik), manakala seluruh dunia adalah anaerobik. Yang terakhir ini disokong oleh fakta bahawa pirit mudah teroksida didapati dalam bentuk kerikil yang diproses melalui aliran tanpa kesan tindak balas kimia. Memandangkan air yang mengalir tidak boleh berudara dengan baik, pandangan telah berkembang bahawa atmosfera sebelum Kambrium mengandungi kurang daripada satu peratus komposisi oksigen hari ini.

Perubahan revolusioner dalam komposisi udara

Kira-kira di tengah-tengah Proterozoik (1.8 bilion tahun yang lalu), "revolusi oksigen" berlaku apabila dunia beralih kepada respirasi aerobik, di mana 38 boleh diperolehi daripada satu molekul nutrien (glukosa), dan bukan dua (seperti dengan respirasi anaerobik) unit tenaga. Komposisi atmosfera Bumi, dari segi oksigen, mula melebihi satu peratus daripada apa yang ada pada hari ini, dan lapisan ozon mula muncul, melindungi organisma daripada radiasi. Dari dia, contohnya, haiwan purba seperti trilobit "bersembunyi" di bawah cengkerang tebal. Sejak itu hingga zaman kita, kandungan elemen "pernafasan" utama secara beransur-ansur dan perlahan-lahan meningkat, memastikan kepelbagaian perkembangan bentuk kehidupan di planet ini.

Kualiti udara yang diperlukan untuk menyokong proses kehidupan semua organisma hidup di Bumi ditentukan oleh kandungan oksigennya.
Mari kita pertimbangkan pergantungan kualiti udara pada peratusan oksigen di dalamnya menggunakan contoh Rajah 1.

nasi. 1 Peratusan oksigen dalam udara

Tahap oksigen yang menggalakkan di udara

Zon 1-2: Tahap kandungan oksigen ini adalah tipikal untuk kawasan dan hutan yang bersih dari segi ekologi. Kandungan oksigen di udara di pantai lautan boleh mencapai 21.9%

Tahap kandungan oksigen yang selesa di udara

Zon 3-4: dihadkan oleh piawaian yang diluluskan secara sah untuk kandungan oksigen minimum dalam udara dalaman (20.5%) dan "standard" untuk udara segar (21%). Untuk udara bandar, kandungan oksigen sebanyak 20.8% dianggap normal.

Tahap oksigen yang tidak mencukupi di udara

Zon 5-6: terhad kepada paras oksigen minimum yang dibenarkan apabila seseorang boleh tanpa alat pernafasan (18%).
Menginap di bilik dengan udara sedemikian disertai dengan keletihan yang cepat, mengantuk, penurunan aktiviti mental, dan sakit kepala.
Menginap berpanjangan di bilik dengan suasana sedemikian berbahaya kepada kesihatan

Tahap oksigen yang sangat rendah di udara

Zon 7 dan seterusnya: apabila kandungan oksigen adalah 16%, pening dan pernafasan yang cepat diperhatikan, 13% - kehilangan kesedaran, 12% - perubahan tidak dapat dipulihkan dalam fungsi badan, 7% - kematian.
Suasana yang tidak boleh bernafas juga dicirikan bukan sahaja dengan melebihi kepekatan maksimum bahan berbahaya yang dibenarkan di udara, tetapi juga oleh kandungan oksigen yang tidak mencukupi.
Disebabkan oleh pelbagai takrifan yang diberikan kepada konsep "kandungan oksigen tidak mencukupi," penyelamat gas sering melakukan kesilapan apabila menerangkan kerja menyelamat gas. Ini berlaku, antara lain, hasil daripada mengkaji piagam, arahan, piawaian dan dokumen lain yang mengandungi petunjuk kandungan oksigen di atmosfera.
Mari kita lihat perbezaan peratusan oksigen dalam dokumen pengawalseliaan utama.

1.Kandungan oksigen kurang daripada 20%.
Kerja berbahaya gas dijalankan apabila terdapat kandungan oksigen dalam udara kawasan kerja kurang daripada 20%.
- Arahan standard untuk mengatur kelakuan selamat kerja berbahaya gas (diluluskan oleh Perlombongan dan Penyeliaan Teknikal Negeri USSR pada 20 Februari 1985):
1.5. Kerja berbahaya gas termasuk kerja... dengan kandungan oksigen yang tidak mencukupi (pecahan isipadu di bawah 20%).
- Arahan standard untuk mengatur kelakuan selamat kerja berbahaya gas di perusahaan pembekal produk minyak TOI R-112-17-95 (diluluskan melalui perintah Kementerian Bahan Api dan Tenaga Persekutuan Rusia bertarikh 4 Julai 1995 N 144):
1.3. Kerja berbahaya gas termasuk kerja... apabila kandungan oksigen dalam udara kurang daripada 20% mengikut isipadu.
- Piawaian kebangsaan Persekutuan Rusia GOST R 55892-2013 "Kemudahan pengeluaran berskala kecil dan penggunaan gas asli cecair. Keperluan teknikal am" (diluluskan melalui perintah Agensi Persekutuan untuk Peraturan Teknikal dan Metrologi bertarikh 17 Disember 2013 N 2278 -st):
K.1 Kerja berbahaya gas termasuk kerja... apabila kandungan oksigen dalam udara kawasan kerja kurang daripada 20%.

2. Kandungan oksigen kurang daripada 18%.
Kerja menyelamat gas dijalankan pada tahap oksigen kurang daripada 18%.
- Peraturan mengenai pembentukan penyelamat gas (diluluskan dan dikuatkuasakan oleh Timbalan Menteri Pertama Perindustrian, Sains dan Teknologi A.G. Svinarenko pada 06/05/2003; diluluskan oleh: Perlombongan Persekutuan dan Pengawasan Perindustrian Persekutuan Rusia pada 16/05/2003 N AS 04-35/ 373).
3. Operasi menyelamat gas ... dalam keadaan mengurangkan kandungan oksigen di atmosfera ke tahap kurang daripada 18 vol.% ...
- Garis panduan untuk mengatur dan menjalankan operasi menyelamat kecemasan di perusahaan kimia (diluluskan oleh UAC No. 5/6 Protocol No. 2 bertarikh 11 Julai 2015).
2. Operasi menyelamat gas... dalam keadaan tidak mencukupi (kurang daripada 18%) kandungan oksigen...
- GOST R 22.9.02-95 Keselamatan dalam situasi kecemasan. Cara aktiviti penyelamat menggunakan peralatan pelindung diri apabila menghapuskan akibat kemalangan di kemudahan kimia berbahaya. Keperluan am (diguna pakai sebagai standard antara negeri GOST 22.9.02-97)
6.5 Pada kepekatan bahan kimia yang tinggi dan kandungan oksigen yang tidak mencukupi (kurang daripada 18%) dalam sumber pencemaran kimia, gunakan hanya peralatan pelindung pernafasan penebat.

3. Kandungan oksigen kurang daripada 17%.
Penggunaan penapis adalah dilarang RPE pada kandungan oksigen kurang daripada 17%.
- GOST R 12.4.233-2012 (EN 132:1998) Sistem piawaian keselamatan pekerjaan. Perlindungan pernafasan peribadi. Terma, takrif dan sebutan (diluluskan dan dikuatkuasakan melalui perintah Agensi Persekutuan bagi Peraturan Teknikal dan Metrologi bertarikh 29 November 2012 N 1824-hb)
2.87...suasana kekurangan oksigen: Udara persekitaran yang mengandungi kurang daripada 17% oksigen mengikut isipadu di mana penapisan RPE tidak boleh digunakan.
- Piawaian antara negeri GOST 12.4.299-2015 Sistem piawaian keselamatan pekerjaan. Perlindungan pernafasan peribadi. Syor untuk pemilihan, penggunaan dan penyelenggaraan (dikuatkuasakan melalui perintah Agensi Persekutuan untuk Peraturan Teknikal dan Metrologi bertarikh 24 Jun 2015 N 792-st)
B.2.1 Kekurangan oksigen. Jika analisis keadaan persekitaran menunjukkan kehadiran atau kemungkinan kekurangan oksigen (pecahan volum kurang daripada 17%), maka RPE jenis penapis tidak digunakan...
- Keputusan Suruhanjaya Kesatuan Kastam pada 9 Disember 2011 N 878 Mengenai penggunaan peraturan teknikal Kesatuan Kastam "Mengenai keselamatan peralatan pelindung diri"
7) ...penggunaan peralatan perlindungan pernafasan peribadi penapisan tidak dibenarkan jika kandungan oksigen dalam udara yang disedut kurang daripada 17 peratus
- Piawaian antara negeri GOST 12.4.041-2001 Sistem piawaian keselamatan pekerjaan. Menapis peralatan perlindungan pernafasan peribadi. Keperluan teknikal am (dikuatkuasakan oleh Dekri Piawaian Negeri Persekutuan Rusia bertarikh 19 September 2001 N 386-st)
1 ... menapis peralatan pelindung diri untuk sistem pernafasan yang direka bentuk untuk melindungi daripada aerosol, gas dan wap berbahaya serta gabungannya dalam udara ambien, dengan syarat ia mengandungi sekurang-kurangnya 17 vol oksigen. %.