Процентът на газовете във въздуха. Въздух: какво дишаме? Какво ниво на кислород е оптимално за живот

Атмосферният въздух е смес от различни газове. Съдържа постоянни компоненти на атмосферата (кислород, азот, въглероден диоксид), инертни газове (аргон, хелий, неон, криптон, водород, ксенон, радон), малки количества озон, азотен оксид, метан, йод, водни пари, като както и в различни количества, различни примеси от естествен произход и замърсяване в резултат на човешки производствени дейности.

Кислородът (O2) е най-важната част от въздуха за хората. Необходим е за осъществяването на окислителните процеси в организма. В атмосферния въздух съдържанието на кислород е 20,95%, във въздуха, издишан от човек - 15,4-16%. Намаляването му в атмосферния въздух до 13-15% води до нарушение на физиологичните функции, а до 7-8% - до смърт.

Азот (N) - е основният компонент на атмосферния въздух. Въздухът, който вдишва и издишва човек, съдържа приблизително еднакво количество азот - 78,97-79,2%. Биологичната роля на азота се състои главно във факта, че той е разредител на кислорода, тъй като животът е невъзможен в чист кислород. При повишаване на съдържанието на азот до 93% настъпва смърт.

Въглероден диоксид (въглероден диоксид), CO2 - е физиологичен регулатор на дишането. Съдържанието в чистия въздух е 0,03%, в издишания от човек - 3%.

Намаляването на концентрацията на CO2 във вдишания въздух не е опасно, т.к. необходимото му ниво в кръвта се поддържа чрез регулаторни механизми поради освобождаването му по време на метаболитни процеси.

Увеличаването на съдържанието на въглероден диоксид във вдишания въздух до 0,2% причинява неразположение, при 3-4% има възбудено състояние, главоболие, шум в ушите, сърцебиене, забавяне на пулса, а при 8% има е тежко отравяне, загуба на съзнание и настъпва смърт.

Напоследък концентрацията на въглероден диоксид във въздуха на индустриалните градове се увеличава в резултат на интензивното замърсяване на въздуха с продукти от изгаряне на горива. Увеличаването на CO2 в атмосферния въздух води до появата на токсични мъгли в градовете и "парниковия ефект", свързан със забавянето на топлинното излъчване на земята от въглероден диоксид.

Увеличаването на съдържанието на CO2 над установената норма показва общо влошаване на санитарното състояние на въздуха, тъй като заедно с въглеродния диоксид могат да се натрупат други токсични вещества, може да се влоши йонизационният режим, да се увеличи прахът и микробното замърсяване.

Озон (O3). Основното му количество се отбелязва на ниво 20-30 км от повърхността на Земята. Повърхностните слоеве на атмосферата съдържат незначително количество озон - не повече от 0,000001 mg/l. Озонът предпазва живите организми на земята от вредното въздействие на късовълновата ултравиолетова радиация и в същото време абсорбира дълговълновата инфрачервена радиация, идваща от Земята, предпазвайки я от прекомерно охлаждане. Озонът има окислителни свойства, така че концентрацията му в замърсения въздух на градовете е по-ниска, отколкото в селските райони. В тази връзка озонът се счита за индикатор за чистотата на въздуха. Наскоро обаче беше установено, че озонът се образува в резултат на фотохимични реакции по време на образуването на смог, следователно откриването на озон в атмосферния въздух на големите градове се счита за индикатор за неговото замърсяване.

Инертни газове – нямат изразено хигиенно и физиологично значение.

Икономическата и промишлената дейност на човека е източник на замърсяване на въздуха с различни газови примеси и суспендирани частици. Повишеното съдържание на вредни вещества в атмосферата и въздуха в помещенията влияе неблагоприятно на човешкото тяло. В тази връзка най-важната хигиенна задача е регулирането на допустимото им съдържание във въздуха.

Санитарно-хигиенното състояние на въздуха обикновено се оценява чрез максимално допустимите концентрации (ПДК) на вредни вещества във въздуха на работната зона.

ПДК на вредни вещества във въздуха на работната зона е концентрацията, която при ежедневна 8-часова работа, но не повече от 41 часа седмично, през целия трудов стаж не причинява заболявания или отклонения в здравословното състояние на сегашното и следващите поколения. Установете среднодневния MPC и максимално еднократно (действие до 30 минути във въздуха на работната зона). MPC за едно и също вещество може да бъде различен в зависимост от продължителността на излагането му на хора.

В хранителните предприятия основните причини за замърсяване на въздуха с вредни вещества са нарушения на технологичния процес и аварийни ситуации (канализация, вентилация и др.).

Хигиенните опасности във въздуха в затворени помещения са въглероден оксид, амоняк, сероводород, серен диоксид, прах и др., както и замърсяването на въздуха от микроорганизми.

Въглеродният окис (CO) е газ без мирис и цвят, който навлиза във въздуха като продукт на непълно изгаряне на течни и твърди горива. Предизвиква остро отравяне при концентрация във въздуха 220-500 mg/m3 и хронично отравяне при постоянно вдишване на концентрация 20-30 mg/m3. Среднодневната ПДК на въглероден окис в атмосферния въздух е 1 mg/m3, във въздуха на работната зона - от 20 до 200 mg/m3 (в зависимост от продължителността на работа).

Серният диоксид (S02) е най-често срещаният замърсител на въздуха, тъй като сярата се намира в различни горива. Този газ има общотоксичен ефект и причинява респираторни заболявания. Дразнещият ефект на газа се установява при концентрация във въздуха над 20 mg/m3. В атмосферния въздух средноденонощната пределно допустима концентрация на серен диоксид е 0,05 mg/m3, във въздуха на работната зона - 10 mg/m3.

Сероводород (H2S) - обикновено навлиза в атмосферния въздух с отпадъци от химически, петролни рафинерии и металургични заводи, а също така се образува и може да замърси въздуха в помещенията в резултат на гниене на хранителни отпадъци и протеинови продукти. Сероводородът има общотоксичен ефект и причинява дискомфорт при хора в концентрация 0,04-0,12 mg/m3, а концентрация над 1000 mg/m3 може да бъде фатална. В атмосферния въздух средноденонощната допустима концентрация на сероводород е 0,008 mg/m3, във въздуха на работната зона - до 10 mg/m3.

Амоняк (NH3) - натрупва се във въздуха на затворени помещения при гниене на протеинови продукти, неизправности на хладилни агрегати с амонячно охлаждане, при аварии в канализационни съоръжения и др. Токсичен е за организма.

Акролеинът е продукт от разграждането на мазнините по време на термична обработка, което може да причини алергични заболявания в промишлени условия. ПДК в работната зона - 0,2 mg/m3.

Полициклични ароматни въглеводороди (ПАВ) – отбелязана е връзката им с развитието на злокачествени новообразувания. Най-често срещаният и най-активен от тях е 3-4-бенз (а) пирен, който се отделя при изгарянето на гориво: въглища, нефт, бензин, газ. Максимално количество 3-4-бензо(а)пирен се отделя при изгаряне на въглища, минимално - при изгаряне на газ. В предприятията за преработка на храни дългосрочната употреба на прегрята мазнина може да бъде източник на замърсяване на въздуха с PAH. Среднодневната ПДК на цикличните ароматни въглеводороди в атмосферния въздух не трябва да надвишава 0,001 mg/m3.

Механични примеси - прах, почвени частици, дим, пепел, сажди. Запрашеността се увеличава с недостатъчно озеленяване на територията, неподобрени пътища за достъп, нарушаване на събирането и отстраняването на производствените отпадъци, както и нарушаване на режима на санитарно почистване (сухо или нередовно мокро почистване и др.). В допълнение, запрашеността на помещенията се увеличава с нарушения в устройството и работата на вентилацията, решения за планиране (например с недостатъчна изолация на килера за зеленчуци от производствени цехове и др.).

Въздействието на праха върху човек зависи от размера на праховите частици и тяхното специфично тегло. Най-опасни за човека са праховите частици с диаметър по-малък от 1 микрон, т.к те лесно проникват в белите дробове и могат да причинят тяхното хронично заболяване (пневмокониоза). Прахът, съдържащ примеси от токсични химични съединения, има токсичен ефект върху тялото.

ПДК за сажди и сажди е строго регулиран поради съдържанието на канцерогенни въглеводороди (ПАВ): средната дневна ПДК за сажди е 0,05 mg/m3.

В сладкарски цехове с голям капацитет е възможно запрашеност на въздуха със захарен и брашнен прах. Прахът от брашно под формата на аерозоли може да предизвика дразнене на дихателните пътища, както и алергични заболявания. ПДК брашнен прах в работната зона не трябва да надвишава 6 mg/m3. В тези граници (2-6 mg/m3) се регламентират максимално допустимите концентрации на други видове растителен прах, съдържащи не повече от 0,2% силициеви съединения.

Има важно значение при осъществяването на дихателната функция. Атмосферният въздух е смес от газове: кислород, въглероден диоксид, аргон, азот, неон, криптон, ксенон, водород, озон и др. Най-важен е кислородът. В покой човек абсорбира 0,3 l / min. При физическа активност консумацията на кислород се увеличава и може да достигне 4,5–8 l/min.Колебанията в съдържанието на кислород в атмосферата са малки и не надвишават 0,5%. Ако съдържанието на кислород намалее до 11-13%, има явления на кислороден дефицит. Съдържание на кислород от 7-8% може да доведе до смърт. Въглеродният диоксид - без цвят и мирис, се образува при дишане и гниене, изгаряне на гориво. В атмосферата е 0,04%, а в индустриалните зони - 0,05-0,06%. При голяма тълпа от хора може да се увеличи до 0,6 - 0,8%. При продължително вдишване на въздух със съдържание на въглероден диоксид 1-1,5% се отбелязва влошаване на благосъстоянието, а при 2-2,5% - патологични промени. При 8-10% загуба на съзнание и смърт въздухът има налягане, наречено атмосферно или барометрично. Измерва се в милиметри живачен стълб (mm Hg), хектопаскали (hPa), милибари (mb). За нормално налягане се счита атмосферното налягане на морското равнище на ширина 45˚ при температура на въздуха 0˚С. Тя е равна на 760 mm Hg. (Счита се, че въздухът в помещенията е с лошо качество, ако съдържа 1% въглероден диоксид. Тази стойност се приема като изчислена стойност при проектиране и инсталиране на вентилация в помещенията.

Замърсяване на въздуха.Въглеродният окис е газ без цвят и мирис, който се образува при непълно изгаряне на гориво и навлиза в атмосферата с промишлени емисии и отработени газове на двигатели с вътрешно горене. В мегаполисите концентрацията му може да достигне до 50-200 mg/m3. При пушене на тютюн въглеродният окис навлиза в тялото. Въглеродният окис е кръвна и обща токсична отрова. Той блокира хемоглобина, губи способността си да пренася кислород до тъканите. Острото отравяне настъпва при концентрация на въглероден оксид във въздуха 200-500 mg/m3. В този случай има главоболие, обща слабост, гадене, повръщане. Максимално допустимата концентрация е среднодневна 0 1 mg/m3, единична - 6 mg/m3. Въздухът може да бъде замърсен със серен диоксид, сажди, смолисти вещества, азотни оксиди, въглероден дисулфид.

Микроорганизми.В малки количества те винаги са във въздуха, където се пренасят с почвен прах. Микробите от инфекциозни заболявания, които навлизат в атмосферата, бързо умират. От особена опасност в епидемиологичната връзка е въздухът на жилищните помещения и спортните съоръжения. Например в залите за борба се наблюдава съдържание на микроби до 26 000 в 1 m3 въздух. Аерогенните инфекции в такъв въздух се разпространяват много бързо.

ПрахТова са леки плътни частици от минерален или органичен произход, попадайки в белите дробове на прах, той се задържа там и причинява различни заболявания. Индустриалният прах (олово, хром) може да причини отравяне. В градовете прахът не трябва да надвишава 0,15 mg / m3 Спортните площадки трябва да се поливат редовно, да имат зелена площ и да се извършва мокро почистване. Установени са санитарно-охранителни зони за всички предприятия, замърсяващи атмосферата. В съответствие с класа на опасност те имат различни размери: за предприятия от 1-ви клас - 1000 м, 2 - 500 м, 3 - 300 м, 4 -100 м, 5 - 50 м. При разполагане на спортни съоръжения в близост до предприятия, е необходимо да се вземе предвид розата на ветровете, санитарно-защитните зони, степента на замърсяване на въздуха и др.

Една от важните мерки за опазване на атмосферния въздух е превантивният и текущ санитарен надзор и системното наблюдение на състоянието на атмосферния въздух. Произвежда се с помощта на автоматизирана система за наблюдение.

Чистият атмосферен въздух в близост до повърхността на Земята има следния химичен състав: кислород - 20,93%, въглероден диоксид - 0,03-0,04%, азот - 78,1%, аргон, хелий, криптон 1%.

Издишаният въздух съдържа 25% по-малко кислород и 100 пъти повече въглероден диоксид.
Кислород.Най-важната съставка на въздуха. Осигурява протичането на редокс процесите в организма. Възрастен в покой изразходва 12 литра кислород, по време на физическа работа 10 пъти повече. В кръвта кислородът е свързан с хемоглобина.

Озон.Химически нестабилен газ, способен да абсорбира слънчевата късовълнова ултравиолетова радиация, която има пагубен ефект върху всички живи същества. Озонът абсорбира дълговълновата инфрачервена радиация, идваща от Земята и по този начин предотвратява прекомерното й охлаждане (озоновия слой на Земята). Под въздействието на ултравиолетовите лъчи озонът се разлага на молекула и кислороден атом. Озонът е бактерицидно средство за дезинфекция на вода. В природата се образува при електрически разряди, при изпаряване на водата, при ултравиолетово лъчение, при гръмотевични бури, в планините и в иглолистните гори.

Въглероден двуокис.Образува се в резултат на редокс процеси, протичащи в тялото на хората и животните, изгаряне на гориво, гниене на органични вещества. Във въздуха на градовете концентрацията на въглероден диоксид се повишава поради промишлени емисии - до 0,045%, в жилищни помещения - до 0,6-0,85. Възрастен в покой отделя 22 литра въглероден диоксид на час, а при физическа работа - 2-3 пъти повече. Признаци на влошаване на благосъстоянието на човек се появяват само при продължително вдишване на въздух, съдържащ 1-1,5% въглероден диоксид, изразени функционални промени - при концентрация 2-2,5% и изразени симптоми (главоболие, обща слабост, задух, сърцебиене , намаляване на производителността) - при 3-4%. Хигиенното значение на въглеродния диоксид се състои в това, че той служи като косвен индикатор за общото замърсяване на въздуха. Нормата на въглероден диоксид във фитнес залите е 0,1%.

Азот.Индиферентният газ служи като разредител за други газове. Повишеното вдишване на азот може да има наркотичен ефект.

Въглероден окис.Образува се при непълно изгаряне на органични вещества. Няма цвят и мирис. Концентрацията в атмосферата зависи от интензивността на автомобилния трафик. Прониквайки през белодробните алвеоли в кръвта, той образува карбоксихемоглобин, в резултат на което хемоглобинът губи способността си да пренася кислород. Максимално допустимата среднодневна концентрация на въглероден окис е 1 mg/m3. Токсичните дози въглероден оксид във въздуха са 0,25-0,5 mg/l. При продължителна експозиция, главоболие, припадък, сърцебиене.

серен диоксид.Попада в атмосферата в резултат на изгаряне на горива, богати на сяра (въглища). Образува се при печене и топене на серни руди, при боядисване на тъкани. Дразни лигавицата на очите и горните дихателни пътища. Прагът на усещане е 0,002-0,003 mg / l. Газът има вредно въздействие върху растителността, особено върху иглолистните дървета.
Механични примеси на въздухаидват под формата на дим, сажди, сажди, натрошени частици пръст и други твърди вещества. Съдържанието на прах във въздуха зависи от естеството на почвата (пясък, глина, асфалт), нейното санитарно състояние (поливане, почистване), замърсяването на въздуха от промишлени емисии и санитарното състояние на помещенията.

Прахът механично дразни лигавиците на горните дихателни пътища и очите. Системното вдишване на прах причинява респираторни заболявания. При дишане през носа се задържат до 40-50% прах. Най-неблагоприятен от хигиенно отношение е микроскопичният прах, който е в суспендирано състояние за дълго време. Електрическият заряд на праха засилва способността му да прониква в белите дробове и да се задържа в тях. Прах. съдържащ олово, арсен, хром и други токсични вещества, причинява типични явления на отравяне и когато проникне не само чрез вдишване, но и през кожата и стомашно-чревния тракт. При запрашен въздух интензивността на слънчевата радиация и йонизацията на въздуха са значително намалени. За да се предотврати неблагоприятното въздействие на праха върху тялото, жилищните сгради се изхвърлят от замърсителите на въздуха от наветрената страна. Между тях се организират санитарно-охранителни зони с ширина 50-1000 m и повече. В жилищни помещения системно мокро почистване, вентилация на помещения, смяна на обувки и връхни дрехи, използване на непрашни почви и поливане на открити площи.

въздушни микроорганизми. Бактериалното замърсяване на въздуха, както и други обекти на околната среда (вода, почва), е опасно в епидемиологично отношение. Във въздуха има различни микроорганизми: бактерии, вируси, плесени, клетки от дрожди. Най-често срещаният е въздушно-капковият метод на предаване на инфекции: голям брой микроби навлизат във въздуха и при дишане те навлизат в дихателните пътища на здрави хора. Например, при силен разговор и още повече при кашляне и кихане най-малките капчици се пръскат на разстояние 1-1,5 м и се разпространяват с въздух до 8-9 м. Тези капчици могат да бъдат в суспензия за 4-5 часа , но в повечето случаи се установяват за 40-60 минути. В прах вирусът на грипа и дифтерийният бацил остават жизнеспособни 120-150 дни. Има добре известна връзка: колкото повече прах има във въздуха в помещенията, толкова по-обилно е съдържанието на микрофлора в него.

Не можете да го докоснете, не можете да го видите и основното, което му дължим, е животът. Разбира се, това е въздухът, който заема не последно място във фолклора на всеки народ. Как са си го представяли хората от древността и какво всъщност представлява – за това ще пиша по-долу.

Газовете, които изграждат въздуха

Естествена смес от газовенаречен въздух. Неговата необходимост и значение за живите трудно може да бъде подценена – играе важна роля в окислителни процеси, които са съпроводени с освобождаване на необходимата за всички живи същества енергия. Чрез експерименти учените успяха да определят точния му състав, но основното, което трябва да се разбере е не е хомогенно вещество, а газова смес. Около 99% от състава е смес от кислород и азот и като цяло въздухът образува атмосфератанашата планета. И така, сместа се състои от следните газове:

• метан;
• криптон;
• хелий;
• ксенон;
• водород;
• неонови;
• въглероден двуокис;
• кислород;
• азот;
• аргон.

трябва да бъде отбелязано че съставът не е постоянени може да варира значително от сайт на сайт. Например големите градове се характеризират с високо съдържание на въглероден диоксид. В планините ще се наблюдават намалено ниво на кислород, тъй като този газ е по-тежък от азота и докато се издига, плътността му ще намалява. Науката казва, че съставът може да е различен в различните части на планетата 1% до 4% за всеки от газовете.

В допълнение към процентното съдържание на газове, въздухът се характеризира със следните параметри:

• влажност на въздуха;
• температура;
• налягане.

Въздухът е постоянно в движение, образуващи вертикални потоци. Хоризонтални - ветрове, които зависят от определени природни условия, следователно могат да имат различни характеристики на скорост, сила и посока.

Въздух във фолклора

Легенди на всеки народ придават на въздуха някои "живи" качества. По правило духовете на този елемент бяха неуловими и невидими същества. Според легендата те обитавани планински върхове или облаци, и се различаваха по предразположеност към човека. Те бяха тези, които мислеха създаде снежинки и събра облацив облаците, летейки по небето на ветровете.

Египтяните считали въздуха символ на животаи индианците са вярвали в това издишване на Брахма - живот, а при вдишване съответно - смърт. Що се отнася до славяните, въздухът (вятърът) заема почти централно място в легендите на този народ. Можеше да чуе и понякога дори да изпълни малки молби. Той обаче не винаги беше мил, понякога говореше на страната на силите на злото. под формата на зъл и непредвидим скитник.

Въздухът е естествена смес от газове

При думата „въздух“ повечето от нас неволно идват на ум, може би донякъде наивно сравнение: въздухът е това, което дишаме. Всъщност етимологичният речник на руския език показва, че думата "въздух" е заета от църковнославянския език: "въздишка". Следователно от биологична гледна точка въздухът е средата за поддържане на живота чрез кислород. Съставът на въздуха може да не съдържа кислород - животът все още ще се развива в анаеробни форми. Но пълната липса на въздух, очевидно, изключва възможността за съществуване на каквито и да е организми.

За физиците въздухът е предимно земната атмосфера и газовата обвивка около земята.

А какъв е самият въздух от гледна точка на химията?

Много сили, труд и търпение са били необходими на учените, за да разкрият тази мистерия на природата, че въздухът не е самостоятелно вещество, както се смяташе преди повече от 200 години, а е сложна смес от газове. За първи път ученият-художник Леонардо да Винчи говори за сложния състав на въздуха (XV век).

Преди около 4 милиарда години атмосферата на Земята се е състояла предимно от въглероден диоксид. Постепенно се разтваря във вода, реагира със скалите, образувайки карбонати и бикарбонати на калций и магнезий. С появата на зелените растения този процес започна да протича много по-бързо. По времето на появата на човека въглеродният диоксид, толкова необходим за растенията, вече е станал оскъден. Концентрацията му във въздуха преди индустриалната революция е била едва 0,029%. В течение на 1,5 Ma съдържанието на кислород постепенно се увеличава.

Химическият състав на въздуха

Компоненти
	По обем	По тегло
Азот ( N 2)	78,09	75,50
Кислород (O 2)	20,95	23,10
Благородни газове (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, предимно аргон)	0,94
Въглероден оксид (IV) - въглероден диоксид	0,03	0,046

За първи път количественият състав на въздуха е установен от френския учен Антоан Лоран Лавоазие. Въз основа на резултатите от добре известния си 12-дневен експеримент той заключава, че целият въздух като цяло се състои от кислород, подходящ за дишане и горене, и азот, нежив газ, в съотношения 1/5 и 4/5 от обемът, съответно. Той нагрява метален живак в реторта на мангал в продължение на 12 дни. Краят на ретортата се поднасяше под камбаната, поставена в съд с живак. В резултат на това нивото на живак в камбаната се повиши с около 1/5. На повърхността на живака в ретортата се образува вещество с оранжев цвят, живачен оксид. Газът, останал под камбаната, не можеше да се диша. Ученият предложи да се преименува "жизнен въздух" в "кислород", тъй като при изгаряне в кислород повечето вещества се превръщат в киселини, а "задушливият въздух" в "азот", т.к. не поддържа живота, вреди на живота.

Опитът на Лавоазие

Качественият състав на въздуха може да се докаже чрез следния експеримент.

Основният компонент на въздуха за нас е кислородът, той е във въздуха 21% от обема. Кислородът се разрежда с голямо количество азот - 78% от обема на въздуха и сравнително малък обем благородни инертни газове - около 1%. Въздухът съдържа и променливи компоненти - въглероден оксид (IV) или въглероден диоксид и водни пари, чието количество зависи от различни причини. Тези вещества влизат в атмосферата естествено. Вулканичните изригвания отделят в атмосферата серен диоксид, сероводород и елементарна сяра. Прашните бури допринасят за появата на прах във въздуха. Азотните оксиди също навлизат в атмосферата по време на електрически разряди на мълнии, по време на които азотът и кислородът във въздуха реагират помежду си, или в резултат на дейността на почвени бактерии, които могат да отделят азотни оксиди от нитрати; допринасят за това и горски пожари и изгаряне на торфени блата. Процесите на разрушаване на органичните вещества са придружени от образуването на различни газообразни серни съединения. Водата във въздуха определя неговата влажност. Други вещества имат отрицателна роля: замърсяват атмосферата. Например във въздуха на градовете, лишени от зеленина, има много въглероден диоксид, водни пари - над повърхността на океаните и моретата. Въздухът съдържа малко количество серен оксид (IV) или серен диоксид, амоняк, метан, азотен оксид (I) или азотен оксид, водород. Въздухът в близост до промишлени предприятия, газови и нефтени находища или вулкани е особено наситен с тях. В горните слоеве на атмосферата има друг газ - озон. Във въздуха се носи и разнообразен прах, който лесно можем да забележим, когато гледаме отстрани тънък лъч светлина, падащ иззад завесата в затъмнена стая.

Постоянни съставни газове на въздуха:

· Кислород

· Азот

· инертни газове

Променливи съставни газове на въздуха:

· Въглероден окис (IV)

· Озон

· други

Заключение.

1. Въздухът е естествена смес от газообразни вещества, в която всяко вещество има и запазва своите физични и химични свойства, така че въздухът може да бъде отделен.

2. Въздухът е безцветен газообразен разтвор, плътност - 1,293 g / l, при температури от -190 0 C преминава в течно състояние. Течният въздух е синкава течност.

3. Живите организми са тясно свързани с въздушните вещества, които имат определено въздействие върху тях. И в същото време живите организми го влияят, тъй като изпълняват определени функции: редокс - окисляват, например, въглехидратите до въглероден диоксид и го редуцират до въглехидрати; газ - абсорбират и отделят газове.

Така живите организми, създадени в миналото, поддържат атмосферата на нашата планета в продължение на милиони години.

Замърсяване на въздуха - въвеждане на нови нехарактерни физични, химични и биологични вещества в атмосферния въздух или промяна на естествената средна дългосрочна концентрация на тези вещества в него.

По време на фотосинтезата въглеродният диоксид се отстранява от атмосферата и в процесите на дишане и гниене се връща обратно. Равновесието между тези два газа, установено по време на еволюцията на планетата, започва да се нарушава, особено през втората половина на 20 век, когато влиянието на човека върху природата започва да се засилва. Засега природата се справя с нарушенията на този баланс благодарение на водата на океана и неговите водорасли. Но колко дълго ще издържат природните сили?

Схема. Замърсяване на въздуха

Основните замърсители на въздуха в Русия

Броят на автомобилите непрекъснато расте, особено в големите градове, съответно нарастват емисиите на вредни вещества във въздуха. "На съвестта" на автомобилите 60% от емисиите на вредни вещества в града!
Руските топлоелектрически централи отделят до 30% от замърсителите в атмосферата, а други 30% са приносът на промишлеността (черна и цветна металургия, нефтодобив и нефтопреработка, химическа промишленост и производство на строителни материали). Нивото на замърсяване на атмосферата от естествени източници е фоново ( 31–41% ), то се променя малко с времето ( 59–69% ). В момента проблемът с антропогенното замърсяване на атмосферата е придобил глобален характер. Какви замърсители, които са опасни за всички живи същества, влизат в атмосферата? Това са кадмий, олово, живак, арсен, мед, сажди, меркаптани, фенол, хлор, сярна и азотна киселина и други вещества. В бъдеще ще изучаваме някои от тези вещества, ще научим техните физични и химични свойства и ще говорим за разрушителната сила, която се крие в тях за нашето здраве.

Мащабът на замърсяване на околната среда на планетата, Русия

В кои страни по света въздухът е най-замърсен от изгорелите газове на автомобилите?
Най-голяма опасност от замърсяване на атмосферата с изгорели газове заплашва страните с мощен автопарк. Например в САЩ моторните превозни средства представляват приблизително 1/2 от всички вредни емисии в атмосферата (до 50 милиона тона годишно). Автомобилният парк на Западна Европа годишно изхвърля във въздуха до 70 милиона тона вредни вещества, а в Германия например 30 милиона автомобила представляват 70% от общото количество вредни емисии. В Русия ситуацията се влошава от факта, че превозните средства в експлоатация отговарят на екологичните стандарти само с 14,5%.
Той замърсява атмосферата и въздушния транспорт с изгорели газове от много хиляди самолети. Според експертни оценки, в резултат на дейността на световния автомобилен парк (който е около 500 милиона двигателя), само 4,5 милиарда тона въглероден диоксид навлизат в атмосферата годишно.
Защо тези замърсители са опасни? Тежките метали - олово, кадмий, живак - имат вредно въздействие върху нервната система на човека, въглеродният окис - върху състава на кръвта; серен диоксид реагира с дъждовна и снежна вода, за да образува киселина и причинява киселинен дъжд. Какъв е мащабът на тези замърсявания? Основните региони на разпространение на киселинни дъждове са САЩ, Западна Европа, Русия. Отскоро към тях трябва да се причислят и индустриалните райони на Япония, Китай, Бразилия и Индия. Концепцията за трансграничен характер е свързана с разпространението на киселинни валежи - разстоянието между зоните на тяхното образуване и зоните на утаяване може да бъде стотици или дори хиляди километри. Например основният "виновник" за киселинните дъждове в южната част на Скандинавия са индустриалните райони на Великобритания, Белгия, Холандия и Германия. В канадските провинции Онтарио и Квебек киселинният дъжд се пренася от съседните райони на Съединените щати. На територията на Русия тези валежи се носят от Европа от западните ветрове.
Неблагоприятна екологична ситуация се е развила в североизточната част на Китай, в тихоокеанската зона на Япония, в градовете Мексико Сити, Сао Пауло, Буенос Айрес. В Русия през 1993 г. в 231 града с общо население 64 милиона души съдържанието на вредни вещества във въздуха надвишава нормата. В 86 града 40 милиона души живеят в условия, при които замърсяването надвишава нормата 10 пъти. Сред тези градове са Брянск, Череповец, Саратов, Уфа, Челябинск, Омск, Новосибирск, Кемерово, Новокузнецк, Норилск, Ростов. По отношение на количеството вредни емисии първо място в Русия заема Уралският регион. Така в района на Свердловск състоянието на атмосферата не отговаря на стандартите в 20 територии, където живее 60% от населението. В град Карабаш, Челябинска област, фабрика за топене на мед отделя годишно 9 тона вредни съединения в атмосферата за всеки жител. Заболеваемостта от рак тук е 338 случая на 10 000 жители.
Тревожна ситуация се е развила и в района на Волга, в южната част на Западен Сибир, в Централна Русия. В Уляновск повече от средното за Русия хората страдат от заболявания на горните дихателни пътища. Заболеваемостта от рак на белия дроб се е увеличила 20 пъти от 1970 г. насам, а градът има една от най-високите нива на детска смъртност в Русия.
В град Дзержинск голям брой химически предприятия са концентрирани в ограничен район. През последните 8 години тук са се случили 60 изхвърляния на силно токсични вещества в атмосферата, което е довело до извънредни ситуации, в някои случаи водещи до смърт на хора. В района на Волга до 300 хиляди тона сажди, пепел, сажди, въглеродни оксиди падат върху градските жители годишно. Москва е на 15-то място сред руските градове по общо ниво на замърсяване на въздуха.

Газов състав на атмосферния въздух

Газовият състав на въздуха, който дишаме, е 78% азот, 21% кислород и 1% други газове. Но в атмосферата на големите индустриални градове това съотношение често се нарушава. Значителна част се състои от вредни примеси, причинени от емисии от предприятия и превозни средства. Автомобилният транспорт носи много примеси в атмосферата: въглеводороди с неизвестен състав, бензо (а) пирен, въглероден диоксид, серни и азотни съединения, олово, въглероден оксид.

Атмосферата се състои от смес от редица газове - въздух, в който са суспендирани колоидни примеси - прах, капчици, кристали и др. Съставът на атмосферния въздух се променя слабо с височината. Въпреки това, започвайки от височина от около 100 км, заедно с молекулярен кислород и азот, в резултат на дисоциацията на молекулите се появява и атомен кислород и започва гравитационното разделяне на газовете. Над 300 km в атмосферата преобладава атомарният кислород, над 1000 km - хелият и след това атомарният водород. Налягането и плътността на атмосферата намаляват с височината; около половината от общата маса на атмосферата е съсредоточена в долните 5 km, 9/10 - в долните 20 km и 99,5% - в долните 80 km. На надморска височина от около 750 km плътността на въздуха пада до 10-10 g/m3 (докато близо до земната повърхност е около 103 g/m3), но дори и такава ниска плътност е достатъчна за появата на полярни сияния. Атмосферата няма рязка горна граница; плътността на съставните газове

Съставът на атмосферния въздух, който всеки от нас диша, включва няколко газа, основните от които са: азот (78,09%), кислород (20,95%), водород (0,01%) въглероден диоксид (въглероден диоксид) (0,03%) и инертен газове (0,93%). Освен това във въздуха винаги има известно количество водна пара, чието количество винаги се променя с температурата: колкото по-висока е температурата, толкова по-голямо е съдържанието на пари и обратно. Поради колебанията в количеството водна пара във въздуха, процентът на газовете в него също е променлив. Всички газове във въздуха са безцветни и без мирис. Теглото на въздуха варира в зависимост не само от температурата, но и от съдържанието на водни пари в него. При същата температура теглото на сухия въздух е по-голямо от това на влажния въздух, т.к водната пара е много по-лека от въздушната пара.

Таблицата показва газовия състав на атмосферата в обемно съотношение на масата, както и продължителността на живота на основните компоненти:

Компонент	% по обем	% маса
N 2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ар	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
не	1,8 10 -3	1,4 10 -3
Той	4,6 10 -4	6,4 10 -5
CH 4	1,52 10 -4	8,4 10 -5
кр	1,14 10 -4	3 10 -4
H2	5 10 -5	8 10 -5
N2O	5 10 -5	8 10 -5
Xe	8,6 10 -6	4 10 -5
О 3	3 10 -7 - 3 10 -6	5 10 -7 - 5 10 -6
Rn	6 10 -18	4,5 10 -17

Свойствата на газовете, които изграждат атмосферния въздух, се променят под налягане.

Например: кислородът под налягане над 2 атмосфери има токсичен ефект върху тялото.

Азотът под налягане над 5 атмосфери има наркотичен ефект (азотна интоксикация). Бързото издигане от дълбочината причинява декомпресионна болест поради бързото освобождаване на азотни мехурчета от кръвта, сякаш я разпенва.

Увеличаването на въглеродния диоксид с повече от 3% в дихателната смес причинява смърт.

Всеки компонент, който е част от въздуха, с повишаване на налягането до определени граници, се превръща в отрова, която може да отрови тялото.

Изследване на газовия състав на атмосферата. атмосферна химия

За историята на бързото развитие на сравнително млад клон на науката, наречен атмосферна химия, терминът „изстрел“ (хвърляне), използван във високоскоростните спортове, е най-подходящ. Изстрелът от стартовия пистолет може би е две статии, публикувани в началото на 70-те години. Те се занимаваха с възможното разрушаване на стратосферния озон от азотни оксиди - NO и NO 2 . Първият принадлежи на бъдещия нобелов лауреат, а след това служител на Стокхолмския университет, П. Крутцен, който счита вероятния източник на азотни оксиди в стратосферата естествено срещащ се азотен оксид N 2 O, разлагащ се под действието на слънчевата светлина. Авторът на втората статия, химик от Калифорнийския университет в Бъркли Г. Джонстън, предположи, че азотните оксиди се появяват в стратосферата в резултат на човешката дейност, а именно от емисиите на продукти от горенето от реактивни двигатели на голяма надморска височина. самолет.

Разбира се, горните хипотези не са възникнали от нулата. Съотношението поне на основните компоненти в атмосферния въздух - молекулите на азота, кислорода, водните пари и др. - беше известно много по-рано. Още през втората половина на XIX век. в Европа бяха направени измервания на концентрацията на озон в повърхностния въздух. През 30-те години на миналия век английският учен С. Чапман открива механизма на образуване на озон в чисто кислородна атмосфера, показващ набор от взаимодействия на кислородни атоми и молекули, както и озон в отсъствието на други компоненти на въздуха. Въпреки това, в края на 50-те години на миналия век метеорологичните ракетни измервания показаха, че в стратосферата има много по-малко озон, отколкото би трябвало да бъде според реакционния цикъл на Чапман. Въпреки че този механизъм остава основен и до днес, стана ясно, че има някои други процеси, които също участват активно в образуването на атмосферния озон.

Струва си да се отбележи, че до началото на 70-те години на миналия век знанията в областта на атмосферната химия се получават главно благодарение на усилията на отделни учени, чиито изследвания не са обединени от никаква социално значима концепция и най-често са чисто академични. Друго нещо е работата на Джонстън: според неговите изчисления 500 самолета, летящи по 7 часа на ден, биха могли да намалят количеството стратосферен озон с поне 10%! И ако тези оценки бяха справедливи, тогава проблемът веднага щеше да стане социално-икономически, тъй като в този случай всички програми за развитие на свръхзвукова транспортна авиация и свързаната с нея инфраструктура ще трябва да претърпят значителна корекция и може би дори закриване. Освен това тогава за първи път наистина възникна въпросът, че антропогенната дейност може да предизвика не локален, а глобален катаклизъм. Естествено, в настоящата ситуация теорията се нуждаеше от много твърда и в същото време бърза проверка.

Спомнете си, че същността на горната хипотеза беше, че азотният оксид реагира с озон NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, след което азотният диоксид, образуван в тази реакция, реагира с кислородния атом NO 2 + O ® NO + O 2, като по този начин се възстановява наличието на NO в атмосферата, докато молекулата на озона се губи безвъзвратно. В този случай такава двойка реакции, съставляващи азотния каталитичен цикъл на разрушаване на озона, се повтаря, докато химични или физични процеси доведат до отстраняване на азотни оксиди от атмосферата. Така например NO 2 се окислява до азотна киселина HNO 3, която е силно разтворима във вода и следователно се отстранява от атмосферата от облаците и валежите. Азотният каталитичен цикъл е много ефективен: една молекула NO успява да унищожи десетки хиляди озонови молекули по време на престоя си в атмосферата.

Но, както знаете, неприятностите не идват сами. Скоро специалисти от американските университети - Мичиган (Р. Столярски и Р. Цицерон) и Харвард (С. Уофси и М. Макелрой) - откриха, че озонът може да има още по-безмилостен враг - съединенията на хлора. Според техните оценки хлорният каталитичен цикъл на разрушаване на озона (реакции Cl + O 3 ® ClO + O 2 и ClO + O ® Cl + O 2) е няколко пъти по-ефективен от азотния. Единствената причина за предпазлив оптимизъм беше, че количеството естествено срещащ се хлор в атмосферата е сравнително малко, което означава, че цялостният ефект от въздействието му върху озона може да не е твърде силен. Ситуацията обаче се промени драстично, когато през 1974 г. служители на Калифорнийския университет в Ървайн, С. Роуланд и М. Молина, установиха, че източникът на хлор в стратосферата са хлорофлуоровъглеводородни съединения (CFC), които се използват широко в хладилната техника. единици, аерозолни опаковки и др. Тъй като са незапалими, нетоксични и химически пасивни, тези вещества се пренасят бавно чрез възходящи въздушни течения от земната повърхност към стратосферата, където техните молекули се разрушават от слънчевата светлина, което води до освобождаване на свободни хлорни атоми. Промишленото производство на фреони, започнало през 30-те години на миналия век, и техните емисии в атмосферата непрекъснато се увеличават през всички следващи години, особено през 70-те и 80-те години. Така за много кратък период от време теоретиците идентифицираха два проблема в атмосферната химия, причинени от интензивно антропогенно замърсяване.

Въпреки това, за да се провери жизнеспособността на предложените хипотези, беше необходимо да се изпълнят много задачи.

първо,разширяване на лабораторните изследвания, по време на които би било възможно да се определят или изяснят скоростите на фотохимичните реакции между различните компоненти на атмосферния въздух. Трябва да се каже, че много оскъдните данни за тези скорости, които съществуваха по това време, също имаха доста (до няколкостотин процента) грешки. Освен това условията, при които се извършват измерванията, като правило не съответстват много на реалностите на атмосферата, което сериозно влошава грешката, тъй като интензивността на повечето реакции зависи от температурата, а понякога и от налягането или атмосферния въздух плътност.

второ,интензивно изучават радиационните оптични свойства на редица малки атмосферни газове в лабораторни условия. Молекулите на значителен брой компоненти на атмосферния въздух се разрушават от ултравиолетовото лъчение на Слънцето (при реакции на фотолиза), сред които са не само споменатите по-горе фреони, но и молекулярен кислород, озон, азотни оксиди и много други. Следователно оценките на параметрите на всяка реакция на фотолиза са също толкова необходими и важни за правилното възпроизвеждане на атмосферните химични процеси, колкото и скоростите на реакциите между различни молекули.