Procenat gasova u vazduhu. Vazduh: šta dišemo? Koji nivo kiseonika je optimalan za život

Atmosferski vazduh je mešavina raznih gasova. Sadrži stalne komponente atmosfere (kiseonik, azot, ugljen-dioksid), inertne gasove (argon, helijum, neon, kripton, vodonik, ksenon, radon), male količine ozona, azot-oksida, metana, joda, vodene pare, kao kao iu različitim količinama, razne nečistoće prirodnog porijekla i zagađenja koja su rezultat ljudskih proizvodnih aktivnosti.

Kiseonik (O2) je najvažniji deo vazduha za ljude. Neophodan je za sprovođenje oksidativnih procesa u organizmu. U atmosferskom vazduhu sadržaj kiseonika je 20,95%, u vazduhu koji osoba izdahne - 15,4-16%. Njegovo smanjenje atmosferskog zraka na 13-15% dovodi do kršenja fizioloških funkcija, a na 7-8% - do smrti.

Azot (N) - je glavna komponenta atmosferskog vazduha. Vazduh koji osoba udiše i izdahne sadrži približno istu količinu azota - 78,97-79,2%. Biološka uloga dušika leži uglavnom u činjenici da je razrjeđivač kisika, budući da je život u čistom kisiku nemoguć. Sa povećanjem sadržaja dušika na 93%, dolazi do smrti.

Ugljični dioksid (ugljični dioksid), CO2 - je fiziološki regulator disanja. Sadržaj u čistom vazduhu je 0,03%, u izdahnutom od strane osobe - 3%.

Smanjenje koncentracije CO2 u udahnutom zraku nije opasno, jer. potrebnu razinu u krvi održavaju regulatorni mehanizmi zbog oslobađanja tijekom metaboličkih procesa.

Povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u udahnutom zraku i do 0,2% uzrokuje da se osoba osjeća loše, kod 3-4% javlja se uzbuđeno stanje, glavobolja, tinitus, lupanje srca, usporavanje pulsa, a kod 8% postoji dolazi do teškog trovanja, gubitka svijesti i smrti.

U posljednje vrijeme povećava se koncentracija ugljičnog dioksida u zraku industrijskih gradova kao rezultat intenzivnog zagađenja zraka produktima sagorijevanja goriva. Povećanje CO2 u atmosferskom zraku dovodi do pojave toksičnih magla u gradovima i "efekta staklene bašte" povezanog sa odlaganjem toplinskog zračenja zemlje ugljičnim dioksidom.

Povećanje sadržaja CO2 iznad utvrđene norme ukazuje na opće pogoršanje sanitarnog stanja zraka, jer se zajedno s ugljičnim dioksidom mogu akumulirati i druge toksične tvari, može se pogoršati režim ionizacije, povećati prašinom i mikrobnom kontaminacijom.

Ozon (O3). Njegova glavna količina je zabilježena na nivou od 20-30 km od površine Zemlje. Površinski slojevi atmosfere sadrže zanemarljivu količinu ozona - ne više od 0,000001 mg/l. Ozon štiti žive organizme na Zemlji od štetnog dejstva kratkotalasnog ultraljubičastog zračenja i istovremeno apsorbuje dugotalasno infracrveno zračenje koje dolazi sa Zemlje, štiteći je od prekomernog hlađenja. Ozon ima oksidirajuća svojstva, pa je njegova koncentracija u zagađenom zraku gradova niža nego u ruralnim područjima. S tim u vezi, ozon se smatrao pokazateljem čistoće vazduha. Međutim, nedavno je utvrđeno da ozon nastaje kao rezultat fotokemijskih reakcija prilikom stvaranja smoga, pa se detekcija ozona u atmosferskom zraku velikih gradova smatra pokazateljem njegove zagađenosti.

Inertni plinovi - nemaju izražen higijenski i fiziološki značaj.

Ljudska ekonomska i industrijska djelatnost izvor je zagađenja zraka raznim plinovitim nečistoćama i suspendiranim česticama. Povećan sadržaj štetnih materija u atmosferi i vazduhu u zatvorenom prostoru negativno utiče na ljudski organizam. S tim u vezi, najvažniji higijenski zadatak je regulisanje njihovog dozvoljenog sadržaja u vazduhu.

Sanitarno-higijensko stanje vazduha obično se ocenjuje maksimalno dozvoljenim koncentracijama (MPC) štetnih materija u vazduhu radnog prostora.

MPC štetnih materija u vazduhu radnog prostora je koncentracija koja tokom dnevnog 8-satnog rada, ali ne više od 41 sat nedeljno, tokom čitavog radnog staža ne izaziva oboljenja ili odstupanja u zdravstvenom stanju sadašnje i naredne generacije. Odrediti prosječnu dnevnu i maksimalnu jednokratnu MPC (radnja do 30 minuta na zraku radnog prostora). MPC za istu supstancu može biti različit u zavisnosti od trajanja njene izloženosti ljudima.

U prehrambenim preduzećima glavni uzroci zagađenja vazduha štetnim materijama su kršenja tehnološkog procesa i vanredne situacije (kanalizacija, ventilacija i dr.).

Higijenske opasnosti u vazduhu u zatvorenom prostoru su ugljen monoksid, amonijak, vodonik sulfid, sumpor-dioksid, prašina itd., kao i zagađenje vazduha mikroorganizmima.

Ugljenmonoksid (CO) je gas bez mirisa i boje koji ulazi u vazduh kao proizvod nepotpunog sagorevanja tečnih i čvrstih goriva. Izaziva akutno trovanje pri koncentraciji zraka od 220-500 mg/m3 i kronično trovanje pri konstantnom udisanju koncentracije od 20-30 mg/m3. Prosječna dnevna MPC ugljičnog monoksida u atmosferskom zraku je 1 mg/m3, u zraku radnog prostora - od 20 do 200 mg/m3 (u zavisnosti od trajanja rada).

Sumpor dioksid (S02) je najčešći zagađivač zraka, jer se sumpor nalazi u raznim gorivima. Ovaj plin ima opće toksično djelovanje i uzrokuje respiratorna oboljenja. Nadražujuće djelovanje plina se otkriva kada je njegova koncentracija u zraku veća od 20 mg/m3. U atmosferskom vazduhu prosečna dnevna maksimalno dozvoljena koncentracija sumpordioksida je 0,05 mg/m3, u vazduhu radnog prostora - 10 mg/m3.

Vodonik sulfid (H2S) - obično ulazi u atmosferski zrak sa otpadom iz hemijskih, rafinerija nafte i metalurških postrojenja, a također nastaje i može zagaditi zrak u zatvorenom prostoru kao rezultat raspadanja otpada hrane i proteinskih proizvoda. Vodonik sulfid ima opće toksično djelovanje i izaziva nelagodu kod ljudi u koncentraciji od 0,04-0,12 mg/m3, a koncentracija veća od 1000 mg/m3 može biti smrtonosna. U atmosferskom zraku prosječna dnevna dozvoljena koncentracija sumporovodika je 0,008 mg/m3, u zraku radnog prostora - do 10 mg/m3.

Amonijak (NH3) - akumulira se u vazduhu zatvorenih prostora tokom raspadanja proteinskih proizvoda, kvarova rashladnih uređaja sa amonijačnim hlađenjem, u slučaju havarija u kanalizacionim objektima, itd. Toksičan je za organizam.

Akrolein je proizvod razgradnje masti tokom termičke obrade, što može izazvati alergijska oboljenja u industrijskim uslovima. MPC u radnom području - 0,2 mg/m3.

Policiklički aromatični ugljovodonici (PAH) – uočena je njihova povezanost sa nastankom malignih neoplazmi. Najčešći i najaktivniji od njih je 3-4-benz (a) piren, koji se oslobađa prilikom sagorevanja goriva: uglja, nafte, benzina, gasa. Maksimalna količina 3-4-benzo(a)pirena se oslobađa prilikom sagorevanja uglja, minimalna - pri sagorevanju gasa. U postrojenjima za preradu hrane, dugotrajna upotreba pregrijane masti može biti izvor zagađenja zraka PAH. Prosječna dnevna MPC cikličkih aromatičnih ugljovodonika u atmosferskom zraku ne bi trebala prelaziti 0,001 mg/m3.

Mehaničke nečistoće - prašina, čestice zemlje, dim, pepeo, čađ. Zaprašenost se povećava nedovoljnim uređenjem teritorije, neuređenim pristupnim putevima, kršenjem sakupljanja i uklanjanja proizvodnog otpada, kao i kršenjem režima sanitarnog čišćenja (suvo ili neredovno mokro čišćenje i sl.). Osim toga, prašina prostorija se povećava s kršenjem uređaja i rada ventilacije, odlukama o planiranju (na primjer, s nedovoljnom izolacijom ostave povrća od proizvodnih radionica itd.).

Utjecaj prašine na osobu ovisi o veličini čestica prašine i njihovoj specifičnoj težini. Za ljude najopasnije su čestice prašine manje od 1 mikrona u prečniku, jer lako prodiru u pluća i mogu uzrokovati njihovu kroničnu bolest (pneumokonioza). Prašina koja sadrži nečistoće toksičnih hemijskih spojeva ima toksični učinak na tijelo.

MPC za čađ i čađ je strogo regulirana zbog sadržaja kancerogenih ugljovodonika (PAH): prosječna dnevna MPC za čađ je 0,05 mg/m3.

U konditorskim radionicama velikog kapaciteta moguće je zaprašivanje zraka šećernom i brašnastom prašinom. Prašina brašna u obliku aerosola može izazvati iritaciju respiratornog trakta, kao i alergijske bolesti. MPC brašna prašina u radnom prostoru ne bi trebalo da prelazi 6 mg/m3. Unutar ovih granica (2-6 mg/m3) regulisane su maksimalno dozvoljene koncentracije drugih vrsta biljne prašine koje ne sadrže više od 0,2% jedinjenja silicijuma.

Važan je u realizaciji respiratorne funkcije. Atmosferski vazduh je mešavina gasova: kiseonik, ugljen-dioksid, argon, azot, neon, kripton, ksenon, vodonik, ozon, itd. Kiseonik je najvažniji. U mirovanju osoba apsorbira 0,3 l / min. Tokom fizičke aktivnosti potrošnja kiseonika se povećava i može dostići 4,5-8 l/min.Fluktuacije sadržaja kiseonika u atmosferi su male i ne prelaze 0,5%. Ako se sadržaj kiseonika smanji na 11-13%, dolazi do pojave nedostatka kiseonika. Sadržaj kiseonika od 7-8% može dovesti do smrti. Ugljen dioksid - bez boje i mirisa, nastaje tokom disanja i raspadanja, sagorevanja goriva. U atmosferi je 0,04%, au industrijskim područjima - 0,05-0,06%. Kod velike gomile ljudi može porasti na 0,6 - 0,8%. Kod produženog udisanja zraka sa sadržajem 1-1,5% ugljičnog dioksida, bilježi se pogoršanje dobrobiti, a sa 2-2,5% - patološke promjene. Kod 8-10% gubitka svijesti i smrti, zrak ima tlak koji se naziva atmosferski ili barometarski. Mjeri se u milimetrima žive (mm Hg), hektopaskalima (hPa), milibarima (mb). Normalnim pritiskom smatra se atmosferski pritisak na nivou mora na geografskoj širini od 45˚ pri temperaturi vazduha od 0˚S. To je jednako 760 mm Hg. (Vazduh u zatvorenom prostoru se smatra nekvalitetnim ako sadrži 1% ugljičnog dioksida. Ova vrijednost se uzima kao proračunska vrijednost pri projektovanju i ugradnji ventilacije u prostorijama.

Zagađenje zraka. Ugljenmonoksid je gas bez boje i mirisa, koji nastaje pri nepotpunom sagorevanju goriva i ulazi u atmosferu sa industrijskim emisijama i izduvnim gasovima motora sa unutrašnjim sagorevanjem. U megagradovima njegova koncentracija može doseći i do 50-200 mg/m3. Prilikom pušenja duhana, ugljični monoksid ulazi u tijelo. Ugljični monoksid je otrov za krv i općenito toksičnost. Blokira hemoglobin, gubi sposobnost da prenosi kiseonik do tkiva. Akutno trovanje nastaje kada je koncentracija ugljičnog monoksida u zraku 200-500 mg/m3. U tom slučaju javlja se glavobolja, opšta slabost, mučnina, povraćanje. Maksimalna dozvoljena koncentracija je prosječna dnevna 0 1 mg/m3, pojedinačna - 6 mg/m3. Vazduh može biti zagađen sumpordioksidom, čađom, smolastim supstancama, azotnim oksidima, ugljičnim disulfidom.

Mikroorganizmi. U malim količinama, uvijek su u zraku, gdje se nose sa prašinom zemlje. Mikrobi zaraznih bolesti koji uđu u atmosferu brzo umiru. Posebnu opasnost u epidemiološkom odnosu predstavlja vazduh stambenih i sportskih objekata. Na primjer, u salama za hrvanje uočava se sadržaj mikroba do 26.000 u 1 m3 zraka. Aerogene infekcije u takvom vazduhu se vrlo brzo šire.

Prašina To je lagane guste čestice mineralnog ili organskog porijekla, koje dospiju u pluća prašine, tamo se zadržavaju i izazivaju razne bolesti. Industrijska prašina (olovo, hrom) može izazvati trovanje. U gradovima prašina ne bi trebalo da prelazi 0,15 mg/m3 Sportski tereni se moraju redovno zalivati, imati zelene površine i vršiti mokro čišćenje. Za sva preduzeća koja zagađuju atmosferu uspostavljene su sanitarne zaštitne zone. U skladu sa klasom opasnosti imaju različite veličine: za preduzeća 1. klase - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 - 100 m, 5 - 50 m. Prilikom postavljanja sportskih objekata u blizini preduzeća, potrebno je potrebno je uzeti u obzir ružu vjetrova, sanitarne zaštitne zone, stepen zagađenosti zraka itd.

Jedna od važnih mjera zaštite vazdušne sredine je preventivni i tekući sanitarni nadzor i sistematsko praćenje stanja atmosferskog vazduha. Proizvodi se korišćenjem automatizovanog sistema za praćenje.

Čisti atmosferski vazduh u blizini površine Zemlje ima sledeći hemijski sastav: kiseonik - 20,93%, ugljen dioksid - 0,03-0,04%, azot - 78,1%, argon, helijum, kripton 1%.

Izdahnuti zrak sadrži 25% manje kisika i 100 puta više ugljičnog dioksida.
Kiseonik. Najvažniji sastojak vazduha. Osigurava tijek redoks procesa u tijelu. Odrasla osoba u mirovanju troši 12 litara kiseonika, tokom fizičkog rada 10 puta više. U krvi je kiseonik vezan za hemoglobin.

Ozon. Hemijski nestabilan gas, sposoban da apsorbuje sunčevo kratkotalasno ultraljubičasto zračenje, koje ima štetan uticaj na sva živa bića. Ozon apsorbuje dugotalasno infracrveno zračenje koje dolazi sa Zemlje i na taj način sprečava njegovo prekomerno hlađenje (Zemljin ozonski omotač). Pod uticajem UV zračenja, ozon se razlaže na molekul i atom kiseonika. Ozon je baktericidno sredstvo za dezinfekciju vode. U prirodi nastaje tokom električnih pražnjenja, prilikom isparavanja vode, tokom ultraljubičastog zračenja, tokom grmljavine, u planinama i u četinarskim šumama.

Ugljen-dioksid. Nastaje kao rezultat redoks procesa koji se odvijaju u tijelu ljudi i životinja, sagorijevanja goriva, raspadanja organskih tvari. U vazduhu gradova povećana je koncentracija ugljen-dioksida zbog industrijskih emisija - do 0,045%, u stambenim prostorijama - do 0,6-0,85. Odrasla osoba u mirovanju emituje 22 litre ugljičnog dioksida na sat, a tokom fizičkog rada - 2-3 puta više. Znakovi pogoršanja dobrobiti osobe javljaju se samo pri produženom udisanju zraka koji sadrži 1-1,5% ugljičnog dioksida, izraženim funkcionalnim promjenama - u koncentraciji od 2-2,5% i izraženim simptomima (glavobolja, opća slabost, otežano disanje, palpitacije , smanjenje performansi) - na 3-4%. Higijenski značaj ugljičnog dioksida je u tome što on služi kao indirektni pokazatelj općeg zagađenja zraka. Norma ugljičnog dioksida u teretanama je 0,1%.

Nitrogen. Indiferentni gas služi kao razblaživač za druge gasove. Povećano udisanje azota može imati narkotički efekat.

Ugljen monoksid. Nastaje nepotpunim sagorevanjem organskih materija. Nema boju ni miris. Koncentracija u atmosferi zavisi od intenziteta saobraćaja vozila. Prodirući kroz plućne alveole u krv, stvara karboksihemoglobin, kao rezultat toga, hemoglobin gubi sposobnost da prenosi kisik. Maksimalna dozvoljena prosječna dnevna koncentracija ugljičnog monoksida je 1 mg/m3. Toksične doze ugljen monoksida u vazduhu su 0,25-0,5 mg/l. Kod dužeg izlaganja, glavobolja, nesvjestica, lupanje srca.

Sumpor dioksid. U atmosferu ulazi kao rezultat sagorijevanja goriva bogatih sumporom (uglja). Nastaje prilikom pečenja i topljenja sumpornih ruda, prilikom bojenja tkanina. Iritira sluzokožu očiju i gornjih disajnih puteva. Prag osjeta je 0,002-0,003 mg/l. Gas ima štetan uticaj na vegetaciju, posebno na četinarsko drveće.
Mehaničke nečistoće vazduha dolaze u obliku dima, čađi, čađi, zgnječenih čestica tla i drugih čvrstih materija. Sadržaj prašine u zraku ovisi o prirodi tla (pijesak, glina, asfalt), njegovom sanitarnom stanju (zalijevanje, čišćenje), zagađenosti zraka industrijskim emisijama i sanitarnom stanju prostorija.

Prašina mehanički iritira sluzokožu gornjih disajnih puteva i očiju. Sistematsko udisanje prašine uzrokuje respiratorne bolesti. Prilikom disanja kroz nos zadržava se do 40-50% prašine. Mikroskopska prašina, koja je dugo u suspendovanom stanju, najnepovoljnija je u higijenskom smislu. Električni naboj prašine povećava njenu sposobnost da prodre u pluća i zadrži se u njima. Prašina. koji sadrži olovo, arsen, krom i druge otrovne tvari, izaziva tipične pojave trovanja, a kada prodire ne samo udisanjem, već i kroz kožu i gastrointestinalni trakt. U prašnjavom vazduhu intenzitet sunčevog zračenja i jonizacija vazduha su značajno smanjeni. Kako bi se spriječilo štetno djelovanje prašine na tijelo, stambene zgrade se zbrinjavaju zagađivačima zraka sa vjetrobranske strane. Između njih su uređene zone sanitarne zaštite širine 50-1000 m i više. U stambenim prostorijama, sistematsko mokro čišćenje, ventilacija prostorija, promjena obuće i vanjske odjeće, korištenje neprašnih tla i zalijevanje na otvorenim prostorima.

vazdušni mikroorganizmi. Bakterijsko zagađenje vazduha, kao i drugih objekata životne sredine (voda, tlo), opasno je u epidemiološkom smislu. U zraku se nalaze različiti mikroorganizmi: bakterije, virusi, gljivice plijesni, stanice kvasca. Najčešći je vazdušni način prenošenja infekcija: veliki broj mikroba ulazi u vazduh, a pri disanju dospevaju u respiratorni trakt zdravih ljudi. Na primjer, kod glasnog razgovora, a još više kod kašljanja i kihanja, najmanje kapljice se prskaju na udaljenosti od 1-1,5 m i šire se zrakom do 8-9 m. Ove kapljice mogu biti u suspenziji 4-5 sati. , ali se u većini slučajeva smiri za 40-60 minuta. U prašini, virus gripa i bacili difterije ostaju održivi 120-150 dana. Postoji dobro poznata veza: što je više prašine u unutrašnjem vazduhu, to je obilniji sadržaj mikroflore u njemu.

Ne možete ga dodirnuti, ne možete ga vidjeti, i glavna stvar koju mu dugujemo je život. Naravno, ovo je zrak koji nije zauzimao posljednje mjesto u folkloru svakog naroda. Kako su ga antički ljudi zamišljali, a šta zapravo jeste - o tome ću pisati u nastavku.

Gasovi koji čine vazduh

Prirodna mešavina gasova zove vazduh. Njegova neophodnost i važnost za život teško se može potcijeniti - igra važnu ulogu u oksidativni procesi, koji su praćeni oslobađanjem energije neophodne za sva živa bića. Eksperimentima su naučnici uspeli da utvrde njen tačan sastav, ali ono što treba razumeti je ono što je najvažnije nije homogena supstanca, već mešavina gasova. Oko 99% sastava je mješavina kisika i dušika, i općenito vazduh formira atmosferu naša planeta. Dakle, smjesa se sastoji od sljedećih plinova:

• metan;
• kripton;
• helijum;
• ksenon;
• vodonik;
• neon;
• ugljen-dioksid;
• kiseonik;
• nitrogen;
• argon.

Treba napomenuti da sastav nije konstantan i može značajno varirati od lokacije do lokacije. Na primjer, velike gradove karakterizira visok sadržaj ugljičnog dioksida. U planinama će se posmatrati smanjen nivo kiseonika, budući da je ovaj plin teži od dušika, a kako se uzdiže, njegova gustina će se smanjivati. Nauka kaže da se sastav može razlikovati u različitim dijelovima planete 1% do 4% za svaki od gasova.

Pored procenta gasova, vazduh karakterišu i sledeći parametri:

• vlažnost;
• temperatura;
• pritisak.

Vazduh je stalno u pokretu, formirajući vertikalne tokove. Horizontalni - vjetrovi koji zavise od određenih prirodnih uslova, stoga mogu imati različite karakteristike brzine, jačine i smjera.

Vazduh u folkloru

Legende svakog naroda podari vazduh nekim "živim" kvalitetima. Po pravilu, duhovi ovog elementa bili su neuhvatljiva i nevidljiva stvorenja. Prema legendi, oni naseljeni planinski vrhovi ili oblaci, a razlikovali su se u predispoziciji prema osobi. Oni su bili ti koji su mislili stvarao pahulje i skupljao oblake u oblake, leteći po nebu na vetrovima.

Egipćani su smatrali vazduh simbol života a Indijanci su u to vjerovali izdisaj Brahme - život, i udisanje, odnosno - smrt. Što se tiče Slovena, vazduh (vetar) je zauzimao gotovo centralno mesto u legendama ovog naroda. Mogao je čuti, a ponekad čak i ispuniti male zahtjeve. Međutim, nije uvijek bio ljubazan, ponekad je govorio na strani sila zla. u obliku zlog i nepredvidivog lutalice.

Vazduh je prirodna mešavina gasova

Na riječ „vazduh“ većini nas nehotice padne na pamet, možda pomalo naivno poređenje: zrak je ono što dišemo. Zaista, etimološki rečnik ruskog jezika ukazuje da je reč "vazduh" posuđena iz crkvenoslovenskog jezika: "uzdah". Sa biološke tačke gledišta, vazduh je stoga medij za održavanje života putem kiseonika. Sastav zraka možda ne sadrži kisik - život bi se i dalje razvijao u anaerobnim oblicima. Ali potpuno odsustvo zraka, očigledno, isključuje mogućnost postojanja bilo kakvih organizama.

Za fizičare, vazduh je prvenstveno Zemljina atmosfera i gasni omotač koji okružuje zemlju.

A šta je sam vazduh u smislu hemije?

Bilo je potrebno mnogo snage, rada i strpljenja naučnicima da razotkriju ovu misteriju prirode, da vazduh nije samostalna supstanca, kako se mislilo pre više od 200 godina, već je složena mešavina gasova. Po prvi put je naučnik-umjetnik Leonardo da Vinci govorio o složenom sastavu zraka (XV vijek).

Prije otprilike 4 milijarde godina, Zemljina atmosfera se sastojala uglavnom od ugljičnog dioksida. Postepeno se rastvorio u vodi, reagovao sa kamenjem, formirajući karbonate i bikarbonate kalcijuma i magnezijuma. Sa pojavom zelenih biljaka, ovaj proces je počeo da se odvija mnogo brže. U vrijeme pojave čovjeka, ugljični dioksid, toliko potreban biljkama, već je postao oskudan. Njegova koncentracija u zraku prije industrijske revolucije bila je samo 0,029%. Tokom 1,5 Ma, sadržaj kiseonika se postepeno povećavao.

Hemijski sastav vazduha

Komponente
	Po obimu	Po težini
Nitrogen ( N 2)	78,09	75,50
Kiseonik (O 2)	20,95	23,10
Plemeniti gasovi (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, uglavnom argon)	0,94
Ugljen monoksid (IV) - ugljen dioksid	0,03	0,046

Prvi put je kvantitativni sastav zraka ustanovio francuski naučnik Antoine Laurent Lavoisier. Na osnovu rezultata svog poznatog 12-dnevnog eksperimenta, zaključio je da se sav zrak u cjelini sastoji od kisika, pogodnog za disanje i sagorijevanje, i dušika, neživog plina, u omjeru 1/5 i 4/5 volumen, respektivno. Zagrevao je metalnu živu u retorti na mangalu 12 dana. Kraj retorte je stavljen ispod zvona, stavljen u posudu sa živom. Kao rezultat toga, nivo žive u zvonu je porastao za oko 1/5. Na površini žive u retorti nastala je supstanca narandžaste boje, živin oksid. Gas koji je ostao ispod zvona nije mogao disati. Naučnik je predložio da se "vitalni vazduh" preimenuje u "kiseonik", jer kada se sagore u kiseoniku, većina supstanci se pretvara u kiseline, a "zagušljivi vazduh" u "azot", jer. ne podržava život, šteti životu.

Lavoisierovo iskustvo

Kvalitativni sastav zraka može se dokazati sljedećim eksperimentom.

Glavna komponenta vazduha za nas je kiseonik, u vazduhu ga ima 21% zapremine. Kiseonik je razblažen velikom količinom azota - 78% zapremine vazduha i relativno malom zapreminom plemenitih inertnih gasova - oko 1%. Vazduh sadrži i promjenjive komponente - ugljični monoksid (IV) ili ugljični dioksid i vodenu paru, čija količina zavisi od različitih razloga. Ove supstance prirodno ulaze u atmosferu. Vulkanske erupcije oslobađaju sumpor dioksid, vodonik sulfid i elementarni sumpor u atmosferu. Pešne oluje doprinose pojavi prašine u vazduhu. Oksidi dušika također ulaze u atmosferu tijekom električnih munje, pri čemu dušik i kisik u zraku međusobno reagiraju, ili kao rezultat aktivnosti bakterija u tlu koje mogu oslobađati dušikove okside iz nitrata; Tome doprinose i šumski požari i paljenje tresetišta. Procesi uništavanja organskih tvari praćeni su stvaranjem raznih plinovitih sumpornih spojeva. Voda u vazduhu određuje njegovu vlažnost. Ostale tvari imaju negativnu ulogu: one zagađuju atmosferu. Na primjer, ima puno ugljičnog dioksida u zraku gradova lišenih zelenila, vodene pare - iznad površine okeana i mora. Vazduh sadrži malu količinu sumpor-oksida (IV) ili sumpor-dioksida, amonijaka, metana, azot-oksida (I) ili azot-oksida, vodonika. Njima je posebno zasićen zrak u blizini industrijskih preduzeća, plinskih i naftnih polja ili vulkana. U gornjim slojevima atmosfere nalazi se još jedan gas - ozon. U zraku leti i razna prašina koju lako možemo primijetiti kada sa strane gledamo tanak snop svjetlosti koji pada iza zavjese u zamračenu prostoriju.

Stalni sastavni gasovi vazduha:

· Kiseonik

· Nitrogen

· inertnih gasova

Varijabilni sastavni gasovi vazduha:

· Ugljen monoksid (IV)

· Ozon

· Ostalo

Zaključak.

1. Vazduh je prirodna mešavina gasovitih materija, u kojoj svaka supstanca ima i zadržava svoja fizička i hemijska svojstva, pa se vazduh može odvojiti.

2. Vazduh je bezbojni gasoviti rastvor, gustine - 1,293 g/l, na temperaturi od -190 0 C prelazi u tečno stanje. Tečni vazduh je plavkasta tečnost.

3. Živi organizmi su usko povezani sa vazdušnim materijama koje imaju određeni efekat na njih. A u isto vrijeme, živi organizmi utječu na njega, jer obavljaju određene funkcije: redoks - oksidiraju, na primjer, ugljikohidrate u ugljični dioksid i reduciraju ih u ugljikohidrate; gas - apsorbuju i ispuštaju gasove.

Tako su živi organizmi stvoreni u prošlosti i održavaju atmosferu naše planete milionima godina.

Zagađenje zraka - unošenje novih nekarakterističnih fizičkih, hemijskih i bioloških supstanci u atmosferski vazduh ili promena prirodne prosečne dugotrajne koncentracije ovih materija u njemu.

Tokom fotosinteze ugljični dioksid se uklanja iz atmosfere, a u procesima disanja i truljenja vraća se nazad. Ravnoteža između ova dva gasa, uspostavljena tokom evolucije planete, počela je da se narušava, posebno u drugoj polovini 20. veka, kada je uticaj čoveka na prirodu počeo da raste. Do sada se priroda nosi sa narušavanjem ove ravnoteže zahvaljujući vodi okeana i njegovim algama. Ali koliko će dugo trajati sile prirode?

Šema. Zagađenje zraka

Glavni zagađivači vazduha u Rusiji

Broj automobila stalno raste, posebno u velikim gradovima, odnosno raste emisija štetnih materija u zrak. "Na savjesti" automobila 60% emisije štetnih materija u gradu!
Ruske termoelektrane emituju do 30% zagađivača u atmosferu, a još 30% doprinosi industrije (crna i obojena metalurgija, proizvodnja nafte i prerada nafte, hemijska industrija i proizvodnja građevinskog materijala). Nivo zagađenja atmosfere prirodnim izvorima je pozadinski ( 31–41% ), malo se mijenja tokom vremena ( 59–69% ). Trenutno je problem antropogenog zagađenja atmosfere dobio globalni karakter. Koji zagađivači opasni za sva živa bića ulaze u atmosferu? To su kadmijum, olovo, živa, arsen, bakar, čađ, merkaptani, fenol, hlor, sumporna i azotna kiselina i druge supstance. U budućnosti ćemo proučavati neke od ovih supstanci, saznati njihova fizička i hemijska svojstva i pričati o razornoj moći koja se krije u njima za naše zdravlje.

Razmjere zagađenja životne sredine planete, Rusija

U kojim zemljama svijeta je zrak najzagađeniji izduvnim gasovima vozila?
Najveća opasnost od zagađenja atmosfere izduvnim gasovima prijeti zemljama s moćnim voznim parkom. Na primjer, u Sjedinjenim Državama motorna vozila čine otprilike 1/2 svih štetnih emisija u atmosferu (do 50 miliona tona godišnje). Vozni park zapadne Evrope godišnje emituje do 70 miliona tona štetnih materija u vazduh, a u Nemačkoj, na primer, 30 miliona automobila čini 70% ukupne količine štetnih emisija. U Rusiji, situaciju pogoršava činjenica da vozila u pogonu zadovoljavaju ekološke standarde za samo 14,5%.
Zagađuje atmosferu i vazdušni transport ispušnim perjanicama više hiljada aviona. Prema procjenama stručnjaka, kao rezultat aktivnosti globalnog voznog parka (koji ima oko 500 miliona motora), godišnje u atmosferu uđe 4,5 milijardi tona ugljičnog dioksida.
Zašto su ovi zagađivači opasni? Teški metali – olovo, kadmijum, živa – štetno utiču na ljudski nervni sistem, ugljen monoksid – na sastav krvi; sumpor dioksid reaguje sa kišnom i snežnom vodom da formira kiselinu i izaziva kisele kiše. Koje su razmere ovih zagađenja? Glavni regioni distribucije kiselih kiša su SAD, Zapadna Evropa, Rusija. Nedavno bi u njih trebalo uključiti i industrijske regije Japana, Kine, Brazila i Indije. Koncept prekogranične prirode povezan je sa širenjem kiselih padavina - udaljenost između područja njihovog formiranja i područja padavina može biti stotine ili čak hiljade kilometara. Na primjer, glavni "krivac" kiselih kiša na jugu Skandinavije su industrijske regije Velike Britanije, Belgije, Holandije i Njemačke. U kanadskim provincijama Ontario i Quebec kisele kiše se prenose iz susjednih područja Sjedinjenih Država. Na teritoriji Rusije ove padavine iz Evrope nose zapadni vjetrovi.
Nepovoljna ekološka situacija razvila se na sjeveroistoku Kine, u pacifičkoj zoni Japana, u gradovima Mexico City, Sao Paulo, Buenos Aires. U Rusiji je 1993. godine, u 231 gradu sa ukupno 64 miliona stanovnika, sadržaj štetnih materija u vazduhu premašio normu. U 86 gradova 40 miliona ljudi živi u uslovima u kojima zagađenje premašuje normu 10 puta. Među ovim gradovima su Brjansk, Čerepovec, Saratov, Ufa, Čeljabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznjeck, Norilsk, Rostov. Po količini štetnih emisija, prvo mjesto u Rusiji zauzima Uralski region. Dakle, u regiji Sverdlovsk stanje atmosfere ne zadovoljava standarde na 20 teritorija na kojima živi 60% stanovništva. U gradu Karabašu, region Čeljabinsk, topionica bakra godišnje emituje 9 tona štetnih jedinjenja u atmosferu za svakog stanovnika. Učestalost raka kod nas je 338 slučajeva na 10.000 stanovnika.
Alarmantna situacija se razvila i u regionu Volge, na jugu zapadnog Sibira, u centralnoj Rusiji. U Uljanovsku, više od prosjeka za Rusiju, ljudi pate od bolesti gornjih disajnih puteva. Incidencija raka pluća porasla je 20 puta od 1970. godine, a grad ima jednu od najviših stopa smrtnosti novorođenčadi u Rusiji.
U gradu Dzeržinsku, veliki broj hemijskih preduzeća je koncentrisan na ograničenom području. U proteklih 8 godina ovdje se dogodilo 60 ispuštanja visoko toksičnih supstanci u atmosferu, što je dovelo do vanrednih situacija, u nekim slučajevima i smrti ljudi. U regiji Volga godišnje na gradske stanovnike padne do 300 hiljada tona čađi, pepela, čađi, ugljičnih oksida. Moskva se nalazi na 15. mestu među ruskim gradovima po ukupnom nivou zagađenja vazduha.

Gasni sastav atmosferskog vazduha

Gasni sastav vazduha koji udišemo je 78% azota, 21% kiseonika i 1% ostalih gasova. Ali u atmosferi velikih industrijskih gradova, ovaj omjer se često krši. Značajan udio čine štetne nečistoće uzrokovane emisijama iz preduzeća i vozila. Motorni transport u atmosferu donosi mnoge nečistoće: ugljovodonike nepoznatog sastava, benzo(a) piren, ugljen-dioksid, jedinjenja sumpora i azota, olovo, ugljen monoksid.

Atmosfera se sastoji od mešavine većeg broja gasova - vazduha, u kome su suspendovane koloidne nečistoće - prašina, kapljice, kristali itd. Sastav atmosferskog vazduha se malo menja sa visinom. Međutim, počevši od visine od oko 100 km, uz molekularni kisik i dušik, pojavljuje se i atomski kisik kao rezultat disocijacije molekula, te počinje gravitacijsko odvajanje plinova. Iznad 300 km u atmosferi prevladava atomski kiseonik, iznad 1000 km - helijum, a zatim atomski vodonik. Pritisak i gustina atmosfere opadaju sa visinom; oko polovine ukupne mase atmosfere koncentrisano je u donjih 5 km, 9/10 - u donjih 20 km i 99,5% - u donjih 80 km. Na visinama od oko 750 km gustina vazduha pada na 10-10 g/m3 (dok je blizu površine zemlje oko 103 g/m3), ali je i tako mala gustina ipak dovoljna za pojavu aurore. Atmosfera nema oštru gornju granicu; gustina njenih sastavnih gasova

Sastav atmosferskog zraka koji svako od nas udiše uključuje nekoliko plinova, od kojih su glavni: dušik (78,09%), kisik (20,95%), vodik (0,01%), ugljični dioksid (ugljični dioksid) (0,03%) i inertni gasovi (0,93%). Osim toga, u zraku uvijek postoji određena količina vodene pare, čija se količina uvijek mijenja s temperaturom: što je temperatura viša, to je veći sadržaj pare i obrnuto. Zbog fluktuacije količine vodene pare u vazduhu, procenat gasova u njemu je takođe promenljiv. Svi gasovi u vazduhu su bezbojni i bez mirisa. Težina zraka varira u zavisnosti ne samo od temperature, već i od sadržaja vodene pare u njemu. Pri istoj temperaturi, težina suvog vazduha je veća od težine vlažnog vazduha, jer vodena para je mnogo lakša od vazdušne pare.

Tabela prikazuje gasni sastav atmosfere u volumetrijskom masenom omjeru, kao i vijek trajanja glavnih komponenti:

Komponenta	% po zapremini	% mase
N 2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ar	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
Ne	1,8 10 -3	1,4 10 -3
On	4,6 10 -4	6,4 10 -5
CH 4	1,52 10 -4	8,4 10 -5
kr	1,14 10 -4	3 10 -4
H2	5 10 -5	8 10 -5
N2O	5 10 -5	8 10 -5
Xe	8,6 10 -6	4 10 -5
O 3	3 10 -7 - 3 10 -6	5 10 -7 - 5 10 -6
Rn	6 10 -18	4,5 10 -17

Svojstva plinova koji čine atmosferski zrak mijenjaju se pod pritiskom.

Na primjer: kisik pod pritiskom većim od 2 atmosfere ima toksični učinak na tijelo.

Azot pod pritiskom preko 5 atmosfera ima narkotičko dejstvo (otrovanje dušikom). Brzi izlazak iz dubine uzrokuje dekompresijsku bolest zbog brzog oslobađanja mjehurića dušika iz krvi, kao da je pjeni.

Povećanje ugljičnog dioksida za više od 3% u respiratornoj smjesi uzrokuje smrt.

Svaka komponenta koja je dio zraka, s povećanjem pritiska do određenih granica, postaje otrov koji može otrovati tijelo.

Studije gasnog sastava atmosfere. atmosferska hemija

Za istoriju naglog razvoja relativno mlade grane nauke koja se zove atmosferska hemija, najprikladniji je izraz „spurt“ (izbacivanje) koji se koristi u brzim sportovima. Hitac iz početnog pištolja, možda, bila su dva članka objavljena početkom 1970-ih. Bavili su se mogućim uništavanjem stratosferskog ozona azotnim oksidima - NO i NO 2 . Prvi je pripadao budućem nobelovcu, a potom i zaposleniku Univerziteta u Štokholmu, P. Krutzenu, koji je vjerovatnim izvorom dušikovih oksida u stratosferi smatrao prirodni dušikov oksid N 2 O koji se raspada pod djelovanjem sunčeve svjetlosti. Autor drugog članka, kemičar sa Kalifornijskog univerziteta u Berkeleyu G. Johnston, sugerirao je da se dušikovi oksidi pojavljuju u stratosferi kao rezultat ljudske aktivnosti, naime, iz emisije produkata izgaranja iz mlaznih motora na velikim visinama. aviona.

Naravno, gornje hipoteze nisu nastale od nule. Omjer barem glavnih komponenti u atmosferskom zraku - molekula dušika, kisika, vodene pare itd. - bio je poznat mnogo ranije. Već u drugoj polovini XIX veka. u Evropi su vršena mjerenja koncentracije ozona u površinskom zraku. 1930-ih, engleski naučnik S. Chapman otkrio je mehanizam stvaranja ozona u čistoj atmosferi kisika, što ukazuje na skup interakcija atoma i molekula kisika, kao i ozona u odsustvu bilo koje druge komponente zraka. Međutim, kasnih 1950-ih, meteorološka raketna mjerenja su pokazala da je u stratosferi bilo mnogo manje ozona nego što bi trebalo biti prema Chapmanovom ciklusu reakcije. Iako je ovaj mehanizam ostao fundamentalan do danas, postalo je jasno da postoje i neki drugi procesi koji su također aktivno uključeni u stvaranje atmosferskog ozona.

Vrijedi napomenuti da su do početka 1970-ih do znanja iz oblasti hemije atmosfere uglavnom dolazilo zahvaljujući naporima pojedinačnih naučnika, čija istraživanja nisu bila ujedinjena nikakvim društveno značajnim konceptom i najčešće su bila isključivo akademska. Druga stvar je rad Džonstona: prema njegovim proračunima, 500 letelica, leteći 7 sati dnevno, moglo bi da smanji količinu stratosferskog ozona za najmanje 10%! A da su te procjene pravedne, onda bi problem odmah postao socio-ekonomski, jer bi u tom slučaju svi programi razvoja nadzvučne transportne avijacije i prateće infrastrukture morali biti podvrgnuti značajnoj prilagodbi, a možda i zatvaranju. Osim toga, tada se po prvi put zaista postavilo pitanje da bi antropogena aktivnost mogla uzrokovati ne lokalnu, već globalnu kataklizmu. Naravno, u sadašnjoj situaciji teoriji je bila potrebna vrlo teška i u isto vrijeme brza provjera.

Podsjetimo da je suština gornje hipoteze bila da dušikov oksid reagira s ozonom NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, zatim dušikov dioksid koji nastaje u ovoj reakciji reagira s atomom kisika NO 2 + O ® NO + O 2 , čime se obnavlja prisustvo NO u atmosferi, dok je molekul ozona nepovratno izgubljen. U ovom slučaju, takav par reakcija, koji čini dušični katalitički ciklus uništavanja ozona, ponavlja se sve dok bilo koji kemijski ili fizički proces ne dovede do uklanjanja dušikovih oksida iz atmosfere. Tako se, na primjer, NO 2 oksidira u dušičnu kiselinu HNO 3, koja je vrlo topljiva u vodi, te se stoga oblacima i padavinama uklanja iz atmosfere. Katalitički ciklus azota je veoma efikasan: jedan molekul NO uspeva da uništi desetine hiljada molekula ozona tokom svog boravka u atmosferi.

Ali, kao što znate, nevolje ne dolaze same. Ubrzo su stručnjaci sa američkih univerziteta - Michigen (R. Stolyarsky i R. Cicerone) i Harvard (S. Wofsi i M. McElroy) - otkrili da ozon može imati još nemilosrdnijeg neprijatelja - jedinjenja hlora. Prema njihovim procjenama, hlorni katalitički ciklus razaranja ozona (reakcije Cl + O 3 ® ClO + O 2 i ClO + O ® Cl + O 2) bio je nekoliko puta efikasniji od azotnog. Jedini razlog za oprezan optimizam bio je taj što je količina prirodnog hlora u atmosferi relativno mala, što znači da ukupni efekat njegovog uticaja na ozon možda neće biti prejak. Međutim, situacija se dramatično promijenila kada su 1974. godine zaposlenici Kalifornijskog univerziteta u Irvineu, S. Rowland i M. Molina, otkrili da su izvor hlora u stratosferi hlorofluorugljovodonična jedinjenja (CFC), koja se široko koriste u rashladnim uređajima. jedinice, aerosolna pakovanja itd. Budući da su nezapaljive, netoksične i kemijski pasivne, ove tvari se uzlaznim strujama zraka polako transportuju sa površine zemlje u stratosferu, gdje se njihove molekule uništavaju sunčevom svjetlošću, što rezultira oslobađanjem slobodnih atoma hlora. Industrijska proizvodnja CFC-a, koja je započela 1930-ih godina, i njihova emisija u atmosferu stalno su rasla svih narednih godina, posebno 70-ih i 80-ih godina. Dakle, u vrlo kratkom vremenskom periodu, teoretičari su identificirali dva problema u hemiji atmosfere uzrokovana intenzivnim antropogenim zagađenjem.

Međutim, da bi se testirala održivost predloženih hipoteza, bilo je potrebno obaviti mnogo zadataka.

prvo, proširiti laboratorijska istraživanja, tokom kojih bi bilo moguće odrediti ili razjasniti stope fotohemijskih reakcija između različitih komponenti atmosferskog zraka. Mora se reći da su i vrlo skromni podaci o ovim brzinama koji su postojali u to vrijeme imali prilične (do nekoliko stotina posto) greške. Osim toga, uslovi pod kojima su vršena mjerenja, po pravilu, nisu mnogo odgovarali realnosti atmosfere, što je ozbiljno pogoršavalo grešku, budući da je intenzitet većine reakcija ovisio o temperaturi, a ponekad i o pritisku ili atmosferskom zraku. gustina.

drugo, intenzivno proučavaju radijaciono-optička svojstva niza malih atmosferskih gasova u laboratorijskim uslovima. Molekuli značajnog broja komponenti atmosferskog zraka uništavaju se ultraljubičastim zračenjem Sunca (u reakcijama fotolize), među njima nisu samo gore spomenuti CFC-i, već i molekularni kisik, ozon, dušikovi oksidi i mnogi drugi. Stoga su procjene parametara svake reakcije fotolize bile jednako potrebne i važne za ispravnu reprodukciju atmosferskih kemijskih procesa kao i brzine reakcija između različitih molekula.