Το ποσοστό των αερίων στον αέρα. Αέρας: τι αναπνέουμε; Ποιο επίπεδο οξυγόνου είναι το βέλτιστο για τη ζωή

Ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι ένα μείγμα από διάφορα αέρια. Περιέχει σταθερά συστατικά της ατμόσφαιρας (οξυγόνο, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα), αδρανή αέρια (αργό, ήλιο, νέο, κρυπτό, υδρογόνο, ξένο, ραδόνιο), μικρές ποσότητες όζοντος, οξείδιο του αζώτου, μεθάνιο, ιώδιο, υδρατμοί, όπως καθώς και σε ποικίλες ποσότητες, διάφορες ακαθαρσίες φυσικής προέλευσης και ρύπανση που προκύπτουν από τις ανθρώπινες παραγωγικές δραστηριότητες.

Το οξυγόνο (O2) είναι το πιο σημαντικό μέρος του αέρα για τον άνθρωπο. Είναι απαραίτητο για την εφαρμογή οξειδωτικών διεργασιών στο σώμα. Στον ατμοσφαιρικό αέρα, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι 20,95%, στον αέρα που εκπνέει ένα άτομο - 15,4-16%. Η μείωση του στον ατμοσφαιρικό αέρα στο 13-15% οδηγεί σε παραβίαση των φυσιολογικών λειτουργιών και σε 7-8% - σε θάνατο.

Άζωτο (Ν) - είναι το κύριο συστατικό του ατμοσφαιρικού αέρα. Ο αέρας που εισπνέει και εκπνέει ένα άτομο περιέχει περίπου την ίδια ποσότητα αζώτου - 78,97-79,2%. Ο βιολογικός ρόλος του αζώτου έγκειται κυρίως στο γεγονός ότι είναι αραιωτικό του οξυγόνου, αφού η ζωή είναι αδύνατη στο καθαρό οξυγόνο. Με αύξηση της περιεκτικότητας σε άζωτο στο 93%, επέρχεται θάνατος.

Το διοξείδιο του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα), CO2 - είναι ένας φυσιολογικός ρυθμιστής της αναπνοής. Η περιεκτικότητα σε καθαρό αέρα είναι 0,03%, στον εκπνεόμενο από ένα άτομο - 3%.

Η μείωση της συγκέντρωσης του CO2 στον εισπνεόμενο αέρα δεν είναι επικίνδυνη, γιατί. το απαραίτητο επίπεδο του στο αίμα διατηρείται με ρυθμιστικούς μηχανισμούς λόγω της απελευθέρωσης κατά τις μεταβολικές διεργασίες.

Η αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στον εισπνεόμενο αέρα έως και 0,2% προκαλεί σε ένα άτομο αδιαθεσία, στο 3-4% υπάρχει μια κατάσταση ενθουσιασμού, πονοκέφαλος, εμβοές, αίσθημα παλμών, επιβράδυνση του σφυγμού και στο 8% εκεί είναι σοβαρή δηλητηρίαση, απώλεια συνείδησης και έρχεται θάνατος.

Πρόσφατα, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα των βιομηχανικών πόλεων αυξάνεται ως αποτέλεσμα της έντονης ατμοσφαιρικής ρύπανσης από προϊόντα καύσης καυσίμων. Η αύξηση του CO2 στον ατμοσφαιρικό αέρα οδηγεί στην εμφάνιση τοξικών ομίχλης στις πόλεις και στο «φαινόμενο του θερμοκηπίου» που σχετίζεται με την καθυστέρηση της θερμικής ακτινοβολίας της γης από το διοξείδιο του άνθρακα.

Η αύξηση της περιεκτικότητας σε CO2 πάνω από τον καθορισμένο κανόνα υποδηλώνει γενική επιδείνωση της υγειονομικής κατάστασης του αέρα, καθώς μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να συσσωρευτούν άλλες τοξικές ουσίες, το καθεστώς ιονισμού μπορεί να επιδεινωθεί, η σκόνη και η μικροβιακή μόλυνση μπορεί να αυξηθεί.

Όζον (Ο3). Η κύρια ποσότητα του σημειώνεται στα 20-30 km από την επιφάνεια της Γης. Τα επιφανειακά στρώματα της ατμόσφαιρας περιέχουν αμελητέα ποσότητα όζοντος - όχι περισσότερο από 0,000001 mg/l. Το όζον προστατεύει τους ζωντανούς οργανισμούς της γης από τις βλαβερές συνέπειες της υπεριώδους ακτινοβολίας βραχέων κυμάτων και ταυτόχρονα απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία μακρών κυμάτων που προέρχεται από τη Γη, προστατεύοντάς την από την υπερβολική ψύξη. Το όζον έχει οξειδωτικές ιδιότητες, επομένως η συγκέντρωσή του στον μολυσμένο αέρα των πόλεων είναι χαμηλότερη από ό,τι στις αγροτικές περιοχές. Από αυτή την άποψη, το όζον θεωρήθηκε δείκτης της καθαρότητας του αέρα. Ωστόσο, πρόσφατα διαπιστώθηκε ότι το όζον σχηματίζεται ως αποτέλεσμα φωτοχημικών αντιδράσεων κατά το σχηματισμό αιθαλομίχλης, επομένως, η ανίχνευση του όζοντος στον ατμοσφαιρικό αέρα των μεγάλων πόλεων θεωρείται δείκτης της ρύπανσης του.

Αδρανή αέρια - δεν έχουν έντονη υγιεινή και φυσιολογική σημασία.

Η ανθρώπινη οικονομική και βιομηχανική δραστηριότητα είναι πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης με διάφορες αέριες ακαθαρσίες και αιωρούμενα σωματίδια. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ουσίες στην ατμόσφαιρα και στον αέρα των εσωτερικών χώρων επηρεάζει αρνητικά τον ανθρώπινο οργανισμό. Από αυτή την άποψη, το πιο σημαντικό καθήκον υγιεινής είναι η ρύθμιση της επιτρεπόμενης περιεκτικότητάς τους στον αέρα.

Η υγειονομική και υγιεινή κατάσταση του αέρα συνήθως αξιολογείται από τις μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις (MPC) επιβλαβών ουσιών στον αέρα του χώρου εργασίας.

Το MPC των επιβλαβών ουσιών στον αέρα του χώρου εργασίας είναι η συγκέντρωση που, κατά την καθημερινή 8ωρη εργασία, αλλά όχι περισσότερο από 41 ώρες την εβδομάδα, καθ' όλη τη διάρκεια της εργασιακής εμπειρίας δεν προκαλεί ασθένειες ή αποκλίσεις στην κατάσταση της υγείας του τις σημερινές και τις επόμενες γενιές. Καθορίστε τον μέσο όρο MPC ημερήσια και μέγιστη εφάπαξ (δράση έως και 30 λεπτά στον αέρα της περιοχής εργασίας). Το MPC για την ίδια ουσία μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τη διάρκεια της έκθεσής της στον άνθρωπο.

Στις επιχειρήσεις τροφίμων, οι κύριες αιτίες της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με επιβλαβείς ουσίες είναι οι παραβιάσεις της τεχνολογικής διαδικασίας και οι καταστάσεις έκτακτης ανάγκης (αποχέτευση, εξαερισμός κ.λπ.).

Οι κίνδυνοι για την υγιεινή στον αέρα των εσωτερικών χώρων είναι το μονοξείδιο του άνθρακα, η αμμωνία, το υδρόθειο, το διοξείδιο του θείου, η σκόνη κ.λπ., καθώς και η ατμοσφαιρική ρύπανση από μικροοργανισμούς.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ένα άοσμο και άχρωμο αέριο που εισέρχεται στον αέρα ως προϊόν ατελούς καύσης υγρών και στερεών καυσίμων. Προκαλεί οξεία δηλητηρίαση σε συγκέντρωση αέρα 220-500 mg/m3 και χρόνια δηλητηρίαση σε σταθερή εισπνοή συγκέντρωσης 20-30 mg/m3. Η μέση ημερήσια MPC μονοξειδίου του άνθρακα στον ατμοσφαιρικό αέρα είναι 1 mg/m3, στον αέρα της περιοχής εργασίας - από 20 έως 200 mg/m3 (ανάλογα με τη διάρκεια της εργασίας).

Το διοξείδιο του θείου (S02) είναι ο πιο κοινός ατμοσφαιρικός ρύπος, καθώς το θείο βρίσκεται σε διάφορα καύσιμα. Αυτό το αέριο έχει γενική τοξική δράση και προκαλεί ασθένειες του αναπνευστικού. Η ερεθιστική δράση του αερίου ανιχνεύεται όταν η συγκέντρωσή του στον αέρα είναι μεγαλύτερη από 20 mg/m3. Στον ατμοσφαιρικό αέρα, η μέση ημερήσια μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση διοξειδίου του θείου είναι 0,05 mg/m3, στον αέρα της περιοχής εργασίας - 10 mg/m3.

Υδρόθειο (H2S) - συνήθως εισέρχεται στον ατμοσφαιρικό αέρα με απόβλητα από χημικά, διυλιστήρια πετρελαίου και μεταλλουργικές εγκαταστάσεις, και επίσης σχηματίζεται και μπορεί να μολύνει τον αέρα των εσωτερικών χώρων ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των απορριμμάτων τροφίμων και των πρωτεϊνικών προϊόντων. Το υδρόθειο έχει γενική τοξική δράση και προκαλεί ενόχληση στον άνθρωπο σε συγκέντρωση 0,04-0,12 mg/m3 και συγκέντρωση μεγαλύτερη από 1000 mg/m3 μπορεί να είναι θανατηφόρα. Στον ατμοσφαιρικό αέρα, η μέση ημερήσια επιτρεπόμενη συγκέντρωση υδρόθειου είναι 0,008 mg/m3, στον αέρα της περιοχής εργασίας - έως 10 mg/m3.

Αμμωνία (NH3) - συσσωρεύεται στον αέρα των κλειστών χώρων κατά την αποσύνθεση των πρωτεϊνικών προϊόντων, δυσλειτουργίες ψυκτικών μονάδων με ψύξη αμμωνίας, σε περίπτωση ατυχημάτων σε εγκαταστάσεις αποχέτευσης κ.λπ. Είναι τοξικό για τον οργανισμό.

Η ακρολεΐνη είναι προϊόν αποσύνθεσης λίπους κατά τη θερμική επεξεργασία, το οποίο μπορεί να προκαλέσει αλλεργικές ασθένειες υπό βιομηχανικές συνθήκες. MPC στην περιοχή εργασίας - 0,2 mg/m3.

Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH) - έχει σημειωθεί η σχέση τους με την ανάπτυξη κακοήθων νεοπλασμάτων. Το πιο συνηθισμένο και πιο ενεργό από αυτά είναι το 3-4-benz (a) πυρένιο, το οποίο απελευθερώνεται κατά την καύση καυσίμου: άνθρακας, πετρέλαιο, βενζίνη, αέριο. Η μέγιστη ποσότητα 3-4-βενζο(α)πυρενίου απελευθερώνεται κατά την καύση του άνθρακα, η ελάχιστη - κατά την καύση αερίου. Στις μονάδες επεξεργασίας τροφίμων, η μακροχρόνια χρήση υπερθερμανθέντος λίπους μπορεί να είναι πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης με PAH. Η μέση ημερήσια MPC των κυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων στον ατμοσφαιρικό αέρα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,001 mg/m3.

Μηχανικές ακαθαρσίες - σκόνη, σωματίδια εδάφους, καπνός, τέφρα, αιθάλη. Η σκόνη αυξάνεται με ανεπαρκή εξωραϊσμό της περιοχής, μη βελτιωμένους δρόμους πρόσβασης, παραβίαση της συλλογής και απομάκρυνσης των απορριμμάτων παραγωγής, καθώς και παραβίαση του καθεστώτος υγειονομικού καθαρισμού (στεγνό ή ακανόνιστο υγρό καθαρισμό κ.λπ.). Επιπλέον, η σκόνη των χώρων αυξάνεται με παραβιάσεις στη συσκευή και τη λειτουργία εξαερισμού, αποφάσεις σχεδιασμού (για παράδειγμα, με ανεπαρκή απομόνωση του ντουλαπιού λαχανικών από εργαστήρια παραγωγής κ.λπ.).

Η επίδραση της σκόνης σε ένα άτομο εξαρτάται από το μέγεθος των σωματιδίων σκόνης και το ειδικό τους βάρος. Τα πιο επικίνδυνα για τον άνθρωπο είναι τα σωματίδια σκόνης με διάμετρο μικρότερη του 1 μικρού, γιατί διεισδύουν εύκολα στους πνεύμονες και μπορούν να προκαλέσουν τη χρόνια πάθησή τους (πνευμονιοκονίαση). Η σκόνη που περιέχει ακαθαρσίες τοξικών χημικών ενώσεων έχει τοξική επίδραση στο σώμα.

Το MPC για την αιθάλη και την αιθάλη ρυθμίζεται αυστηρά λόγω της περιεκτικότητας σε καρκινογόνους υδρογονάνθρακες (PAH): ο μέσος ημερήσιος MPC για αιθάλη είναι 0,05 mg/m3.

Στα εργαστήρια ζαχαροπλαστικής μεγάλης χωρητικότητας είναι δυνατή η σκόνη του αέρα με ζάχαρη και αλευρόσκονη. Η σκόνη από αλεύρι με τη μορφή αερολυμάτων μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό της αναπνευστικής οδού, καθώς και αλλεργικές ασθένειες. Η σκόνη αλευριού MPC στον χώρο εργασίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 6 mg/m3. Εντός αυτών των ορίων (2-6 mg/m3), ρυθμίζονται οι μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις άλλων τύπων φυτικής σκόνης που δεν περιέχουν περισσότερο από 0,2% ενώσεις πυριτίου.

Είναι σημαντικό στην υλοποίηση της αναπνευστικής λειτουργίας. Ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι ένα μείγμα αερίων: οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, αργό, άζωτο, νέο, κρυπτό, ξένο, υδρογόνο, όζον κ.λπ. Το οξυγόνο είναι το πιο σημαντικό. Σε κατάσταση ηρεμίας, ένα άτομο απορροφά 0,3 l / min. Κατά τη διάρκεια της φυσικής δραστηριότητας η κατανάλωση οξυγόνου αυξάνεται και μπορεί να φτάσει τα 4,5–8 l/min.Οι διακυμάνσεις της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα είναι μικρές και δεν ξεπερνούν το 0,5%. Εάν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο μειωθεί στο 11-13%, υπάρχουν φαινόμενα έλλειψης οξυγόνου. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο 7-8% μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο. Το διοξείδιο του άνθρακα - άχρωμο και άοσμο, σχηματίζεται κατά την αναπνοή και την αποσύνθεση, την καύση του καυσίμου. Στην ατμόσφαιρα είναι 0,04%, και στις βιομηχανικές περιοχές - 0,05-0,06%. Με μεγάλο πλήθος ανθρώπων, μπορεί να αυξηθεί στο 0,6 - 0,8%. Με παρατεταμένη εισπνοή αέρα με περιεκτικότητα 1-1,5% διοξείδιο του άνθρακα, σημειώνεται επιδείνωση της ευημερίας και με 2-2,5% - παθολογικές αλλαγές. Σε 8-10% απώλεια συνείδησης και θάνατο, ο αέρας έχει μια πίεση που ονομάζεται ατμοσφαιρική ή βαρομετρική. Μετριέται σε χιλιοστά υδραργύρου (mm Hg), hectopascals (hPa), millibar (mb). Ως κανονική πίεση θεωρείται η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας σε γεωγραφικό πλάτος 45˚ σε θερμοκρασία αέρα 0˚С. Είναι ίσο με 760 mm Hg. (Ο αέρας εσωτερικού χώρου θεωρείται κακής ποιότητας εάν περιέχει 1% διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η τιμή λαμβάνεται ως υπολογισμένη τιμή κατά το σχεδιασμό και την εγκατάσταση εξαερισμού σε δωμάτια.

Μόλυνση του αέρα.Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο, που σχηματίζεται κατά την ατελή καύση του καυσίμου και εισέρχεται στην ατμόσφαιρα με βιομηχανικές εκπομπές και καυσαέρια κινητήρων εσωτερικής καύσης. Στις μεγαλουπόλεις η συγκέντρωσή του μπορεί να φτάσει έως και 50-200 mg/m3. Όταν καπνίζετε καπνό, το μονοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται στο σώμα. Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα αίμα και γενικά τοξικό δηλητήριο. Μπλοκάρει την αιμοσφαιρίνη, χάνει την ικανότητα να μεταφέρει οξυγόνο στους ιστούς. Η οξεία δηλητηρίαση εμφανίζεται όταν η συγκέντρωση του μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα είναι 200-500 mg/m3. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει πονοκέφαλος, γενική αδυναμία, ναυτία, έμετος. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση είναι μέση ημερήσια 0 1 mg/m3, εφάπαξ - 6 mg/m3. Ο αέρας μπορεί να μολυνθεί με διοξείδιο του θείου, αιθάλη, ρητινώδεις ουσίες, οξείδια του αζώτου, δισουλφίδιο του άνθρακα.

Μικροοργανισμοί.Σε μικρές ποσότητες, βρίσκονται πάντα στον αέρα, όπου μεταφέρονται με τη σκόνη του εδάφους. Τα μικρόβια μολυσματικών ασθενειών που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα πεθαίνουν γρήγορα. Ιδιαίτερο κίνδυνο στην επιδημιολογική σχέση είναι ο αέρας των οικιστικών χώρων και των αθλητικών εγκαταστάσεων. Για παράδειγμα, στις αίθουσες πάλης παρατηρείται περιεκτικότητα σε μικρόβια έως και 26.000 σε 1 m3 αέρα. Οι αερογενείς μολύνσεις σε τέτοιο αέρα εξαπλώνονται πολύ γρήγορα.

ΣκόνηΕίναι ένα ελαφρύ πυκνό σωματίδιο ορυκτής ή οργανικής προέλευσης, που μπαίνει στους πνεύμονες της σκόνης, παραμονεύει εκεί και προκαλεί διάφορες ασθένειες. Η βιομηχανική σκόνη (μόλυβδος, χρώμιο) μπορεί να προκαλέσει δηλητηρίαση. Στις πόλεις, η σκόνη δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,15 mg/m3. Οι αθλητικοί χώροι πρέπει να ποτίζονται τακτικά, να έχουν χώρο πρασίνου και να πραγματοποιούν υγρό καθαρισμό. Έχουν δημιουργηθεί ζώνες υγειονομικής προστασίας για όλες τις επιχειρήσεις που ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με την κατηγορία κινδύνου, έχουν διαφορετικά μεγέθη: για επιχειρήσεις της 1ης κατηγορίας - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m. Όταν τοποθετείτε αθλητικές εγκαταστάσεις κοντά σε επιχειρήσεις, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη το ρόδο ανέμου, οι υγειονομικές προστατευτικές ζώνες, ο βαθμός ατμοσφαιρικής ρύπανσης κ.λπ.

Ένα από τα σημαντικά μέτρα για την προστασία του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος είναι η προληπτική και τρέχουσα υγειονομική επίβλεψη και η συστηματική παρακολούθηση της κατάστασης του ατμοσφαιρικού αέρα. Παράγεται με τη χρήση αυτοματοποιημένου συστήματος παρακολούθησης.

Ο καθαρός ατμοσφαιρικός αέρας κοντά στην επιφάνεια της Γης έχει την ακόλουθη χημική σύσταση: οξυγόνο - 20,93%, διοξείδιο του άνθρακα - 0,03-0,04%, άζωτο - 78,1%, αργό, ήλιο, κρυπτό 1%.

Ο εκπνεόμενος αέρας περιέχει 25% λιγότερο οξυγόνο και 100 φορές περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα.
Οξυγόνο.Το πιο σημαντικό συστατικό του αέρα. Εξασφαλίζει την πορεία των διεργασιών οξειδοαναγωγής στον οργανισμό. Ένας ενήλικας σε ηρεμία καταναλώνει 12 λίτρα οξυγόνου, κατά τη διάρκεια της σωματικής εργασίας 10 φορές περισσότερο. Στο αίμα, το οξυγόνο συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη.

Οζο.Χημικά ασταθές αέριο, ικανό να απορροφά την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία βραχέων κυμάτων, η οποία έχει επιζήμια επίδραση σε όλα τα έμβια όντα. Το όζον απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία μακρών κυμάτων που προέρχεται από τη Γη και έτσι εμποδίζει την υπερβολική ψύξη του (στοιβάδα του όζοντος της Γης). Υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, το όζον αποσυντίθεται σε ένα μόριο και ένα άτομο οξυγόνου. Το όζον είναι βακτηριοκτόνος παράγοντας για την απολύμανση του νερού. Στη φύση, σχηματίζεται κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις, κατά την εξάτμιση του νερού, κατά την υπεριώδη ακτινοβολία, κατά τη διάρκεια καταιγίδων, στα βουνά και σε δάση κωνοφόρων.

Διοξείδιο του άνθρακα.Σχηματίζεται ως αποτέλεσμα διεργασιών οξειδοαναγωγής που συμβαίνουν στο σώμα ανθρώπων και ζώων, καύσης καυσίμου, αποσύνθεσης οργανικών ουσιών. Στον αέρα των πόλεων, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται λόγω των βιομηχανικών εκπομπών - έως 0,045%, σε κατοικίες - έως 0,6-0,85. Ένας ενήλικας σε κατάσταση ηρεμίας εκπέμπει 22 λίτρα διοξειδίου του άνθρακα ανά ώρα και κατά τη σωματική εργασία - 2-3 φορές περισσότερο. Σημάδια επιδείνωσης της ευημερίας ενός ατόμου εμφανίζονται μόνο με παρατεταμένη εισπνοή αέρα που περιέχει 1-1,5% διοξείδιο του άνθρακα, έντονες λειτουργικές αλλαγές - σε συγκέντρωση 2-2,5% και έντονα συμπτώματα (κεφαλαλγία, γενική αδυναμία, δύσπνοια, αίσθημα παλμών , μείωση της απόδοσης) - σε 3-4%. Η υγιεινή σημασία του διοξειδίου του άνθρακα έγκειται στο γεγονός ότι χρησιμεύει ως έμμεσος δείκτης της γενικής ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Ο κανόνας του διοξειδίου του άνθρακα στα γυμναστήρια είναι 0,1%.

Αζωτο.Ένα αδιάφορο αέριο χρησιμεύει ως αραιωτικό για άλλα αέρια. Η αυξημένη εισπνοή αζώτου μπορεί να έχει ναρκωτική δράση.

Μονοξείδιο του άνθρακα.Σχηματίζεται κατά την ατελή καύση οργανικών ουσιών. Δεν έχει χρώμα ή μυρωδιά. Η συγκέντρωση στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ένταση της κυκλοφορίας των οχημάτων. Διεισδύοντας μέσω των πνευμονικών κυψελίδων στο αίμα, σχηματίζει καρβοξυαιμοσφαιρίνη, με αποτέλεσμα η αιμοσφαιρίνη να χάνει την ικανότητά της να μεταφέρει οξυγόνο. Η μέγιστη επιτρεπόμενη μέση ημερήσια συγκέντρωση μονοξειδίου του άνθρακα είναι 1 mg/m3. Οι τοξικές δόσεις μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα είναι 0,25-0,5 mg/l. Με παρατεταμένη έκθεση, πονοκέφαλο, λιποθυμία, αίσθημα παλμών.

Διοξείδιο του θείου.Εισέρχεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της καύσης καυσίμων πλούσιων σε θείο (κάρβουνο). Σχηματίζεται κατά το ψήσιμο και την τήξη θειούχων μεταλλευμάτων, κατά τη βαφή υφασμάτων. Ερεθίζει τους βλεννογόνους των ματιών και την ανώτερη αναπνευστική οδό. Το κατώφλι της αίσθησης είναι 0,002-0,003 mg / l. Το αέριο έχει βλαβερή επίδραση στη βλάστηση, ιδιαίτερα στα κωνοφόρα δέντρα.
Μηχανικές ακαθαρσίες αέραέρχονται με τη μορφή καπνού, αιθάλης, αιθάλης, θρυμματισμένων σωματιδίων εδάφους και άλλων στερεών. Η περιεκτικότητα του αέρα σε σκόνη εξαρτάται από τη φύση του εδάφους (άμμος, πηλός, άσφαλτος), την υγειονομική του κατάσταση (πότισμα, καθαρισμός), την ατμοσφαιρική ρύπανση από βιομηχανικές εκπομπές και την υγειονομική κατάσταση των χώρων.

Η σκόνη ερεθίζει μηχανικά τους βλεννογόνους της ανώτερης αναπνευστικής οδού και των ματιών. Η συστηματική εισπνοή σκόνης προκαλεί ασθένειες του αναπνευστικού. Όταν αναπνέετε από τη μύτη, συγκρατείται έως και 40-50% της σκόνης. Η μικροσκοπική σκόνη, η οποία βρίσκεται σε αιωρούμενη κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα, είναι η πιο δυσμενής από πλευράς υγιεινής. Το ηλεκτρικό φορτίο της σκόνης ενισχύει την ικανότητά της να διεισδύει στους πνεύμονες και να παραμένει σε αυτούς. Σκόνη. που περιέχει μόλυβδο, αρσενικό, χρώμιο και άλλες τοξικές ουσίες, προκαλεί τυπικά φαινόμενα δηλητηρίασης και όταν διεισδύεται όχι μόνο μέσω εισπνοής, αλλά και μέσω του δέρματος και του γαστρεντερικού σωλήνα. Σε σκονισμένο αέρα, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και ο ιονισμός του αέρα μειώνονται σημαντικά. Για να αποφευχθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις της σκόνης στο σώμα, τα κτίρια κατοικιών απορρίπτονται στους ατμοσφαιρικούς ρύπους από την πλευρά του ανέμου. Ανάμεσά τους διατάσσονται ζώνες υγειονομικής προστασίας πλάτους 50-1000 m και άνω. Σε οικιακούς χώρους, συστηματικός υγρός καθαρισμός, αερισμός χώρων, αλλαγή παπουτσιών και εξωτερικών ενδυμάτων, χρήση μη σκονισμένων εδαφών και πότισμα σε ανοιχτούς χώρους.

μικροοργανισμοί του αέρα. Η βακτηριακή ατμοσφαιρική ρύπανση, καθώς και άλλα περιβαλλοντικά αντικείμενα (νερό, έδαφος) είναι επικίνδυνη από επιδημιολογική άποψη. Υπάρχουν διάφοροι μικροοργανισμοί στον αέρα: βακτήρια, ιοί, μύκητες μούχλας, κύτταρα ζύμης. Η πιο κοινή είναι η αερομεταφερόμενη μέθοδος μετάδοσης λοιμώξεων: ένας μεγάλος αριθμός μικροβίων εισέρχεται στον αέρα και όταν αναπνέει εισέρχεται στην αναπνευστική οδό υγιών ανθρώπων. Για παράδειγμα, όταν μιλάμε δυνατά, και ακόμη περισσότερο όταν βήχουμε και φτερνιζόμαστε, τα μικρότερα σταγονίδια ψεκάζονται σε απόσταση 1-1,5 m και απλώνονται με αέρα στα 8-9 m. Αυτά τα σταγονίδια μπορούν να είναι σε εναιώρηση για 4-5 ώρες , αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ηρεμούν σε 40-60 λεπτά. Στη σκόνη, ο ιός της γρίπης και οι βάκιλοι της διφθερίτιδας παραμένουν βιώσιμοι για 120-150 ημέρες. Υπάρχει μια πολύ γνωστή σχέση: όσο περισσότερη σκόνη στον εσωτερικό αέρα, τόσο πιο άφθονη είναι η περιεκτικότητα σε μικροχλωρίδα σε αυτόν.

Δεν μπορείς να το αγγίξεις, δεν μπορείς να το δεις, και το κύριο πράγμα που του χρωστάμε είναι η ζωή. Φυσικά, αυτός είναι ο αέρας που δεν κατείχε την τελευταία θέση στη λαογραφία κάθε λαού. Πώς το φαντάζονταν οι άνθρωποι της αρχαιότητας και τι είναι στην πραγματικότητα - θα γράψω για αυτό παρακάτω.

Τα αέρια που συνθέτουν τον αέρα

Φυσικό μείγμα αερίωνπου ονομάζεται αέρας. Η αναγκαιότητα και η σημασία του για τους ζωντανούς δύσκολα μπορεί να υποτιμηθεί - παίζει σημαντικό ρόλο σε οξειδωτικές διεργασίες, τα οποία συνοδεύονται από την απελευθέρωση της ενέργειας που είναι απαραίτητη για όλα τα έμβια όντα. Μέσω πειραμάτων, οι επιστήμονες μπόρεσαν να προσδιορίσουν την ακριβή σύνθεσή του, αλλά το κύριο πράγμα που πρέπει να γίνει κατανοητό είναι δεν είναι ομοιογενής ουσία, αλλά μείγμα αερίων. Περίπου το 99% της σύνθεσης είναι ένα μείγμα οξυγόνου και αζώτου, και γενικά ο αέρας σχηματίζει την ατμόσφαιραο πλανήτης μας. Έτσι, το μείγμα αποτελείται από τα ακόλουθα αέρια:

• μεθάνιο;
• κρυπτόν;
• ήλιο;
• ξένο;
• υδρογόνο;
• νέο;
• διοξείδιο του άνθρακα;
• οξυγόνο;
• άζωτο;
• αργόν.

πρέπει να σημειωθεί ότι η σύνθεση δεν είναι σταθερήκαι μπορεί να διαφέρει σημαντικά από τοποθεσία σε τοποθεσία. Για παράδειγμα, οι μεγάλες πόλεις χαρακτηρίζονται από υψηλή περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα. Στα ορεινά θα παρατηρηθούν μειωμένο επίπεδο οξυγόνου, αφού αυτό το αέριο είναι βαρύτερο από το άζωτο, και καθώς ανεβαίνει, η πυκνότητά του θα μειώνεται. Η επιστήμη λέει ότι η σύνθεση μπορεί να διαφέρει σε διαφορετικά μέρη του πλανήτη 1% έως 4% για καθένα από τα αέρια.

Εκτός από το ποσοστό των αερίων, ο αέρας χαρακτηρίζεται από τις ακόλουθες παραμέτρους:

• υγρασία;
• θερμοκρασία;
• πίεση.

Ο αέρας είναι συνεχώς σε κίνηση, σχηματίζοντας κάθετες ροές. Οριζόντιοι - άνεμοι που εξαρτώνται από ορισμένες φυσικές συνθήκες, επομένως, μπορούν να έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά ταχύτητας, ισχύος και κατεύθυνσης.

Ο αέρας στη λαογραφία

Θρύλοι κάθε λαού προικίζουν τον αέρα με κάποιες «ζωντανές» ιδιότητες. Κατά κανόνα, τα πνεύματα αυτού του στοιχείου ήταν άπιαστα και αόρατα πλάσματα. Σύμφωνα με το μύθο, αυτοί κατοικημένες βουνοκορφές ή σύννεφα, και διέφερε ως προς την προδιάθεση για το άτομο. Αυτοί ήταν που σκέφτηκαν δημιούργησε νιφάδες χιονιού και μάζεψε σύννεφαστα σύννεφα, πετώντας στον ουρανό στους ανέμους.

Οι Αιγύπτιοι θεωρούσαν τον αέρα σύμβολο της ζωήςκαι οι Ινδοί το πίστευαν εκπνοή του Μπράχμα - ζωή, και εισπνοή, αντίστοιχα - θάνατος. Όσο για τους Σλάβους, ο αέρας (άνεμος) κατείχε σχεδόν κεντρική θέση στους θρύλους αυτού του λαού. Μπορούσε να ακούσει και μερικές φορές ακόμη και να εκπληρώσει μικρά αιτήματα. Ωστόσο, δεν ήταν πάντα ευγενικός, μερικές φορές μιλώντας στο πλευρό των δυνάμεων του κακού. με τη μορφή ενός κακού και απρόβλεπτου περιπλανώμενου.

Ο αέρας είναι ένα φυσικό μείγμα αερίων

Στη λέξη «αέρας», οι περισσότεροι από εμάς έρχονται ακούσια στο μυαλό μας, ίσως μια κάπως αφελής σύγκριση: αέρας είναι αυτό που αναπνέουμε. Πράγματι, το ετυμολογικό λεξικό της ρωσικής γλώσσας δείχνει ότι η λέξη "αέρας" είναι δανεισμένη από την εκκλησιαστική σλαβική γλώσσα: "αναστεναγμός". Από βιολογική άποψη, ο αέρας είναι επομένως το μέσο για τη διατήρηση της ζωής μέσω του οξυγόνου. Η σύνθεση του αέρα μπορεί να μην περιέχει οξυγόνο - η ζωή θα εξακολουθούσε να αναπτύσσεται σε αναερόβιες μορφές. Αλλά η πλήρης απουσία αέρα, προφανώς, αποκλείει την πιθανότητα ύπαρξης οποιουδήποτε οργανισμού.

Για τους φυσικούς, ο αέρας είναι κυρίως η ατμόσφαιρα της γης και το περίβλημα αερίου που περιβάλλει τη γη.

Και τι είναι ο ίδιος ο αέρας από άποψη χημείας;

Χρειάστηκε πολλή δύναμη, κόπο και υπομονή για να ξετυλίξουν οι επιστήμονες αυτό το μυστήριο της φύσης, ότι ο αέρας δεν είναι μια ανεξάρτητη ουσία, όπως πίστευαν περισσότερα από 200 χρόνια πριν, αλλά είναι ένα πολύπλοκο μείγμα αερίων. Για πρώτη φορά, ο επιστήμονας-καλλιτέχνης Leonardo da Vinci μίλησε για τη σύνθετη σύνθεση του αέρα (XV αιώνας).

Πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, η ατμόσφαιρα της Γης αποτελούνταν κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα. Σταδιακά, διαλύθηκε στο νερό, αντέδρασε με πετρώματα, σχηματίζοντας ανθρακικά και διττανθρακικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου. Με την εμφάνιση των πράσινων φυτών, αυτή η διαδικασία άρχισε να προχωρά πολύ πιο γρήγορα. Μέχρι την εμφάνιση του ανθρώπου, το διοξείδιο του άνθρακα, τόσο απαραίτητο για τα φυτά, είχε ήδη γίνει σπάνιο. Η συγκέντρωσή του στον αέρα πριν από τη βιομηχανική επανάσταση ήταν μόνο 0,029%. Κατά τη διάρκεια του 1,5 Ma, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο σταδιακά αυξήθηκε.

Η χημική σύνθεση του αέρα

Συστατικά
	Κατά όγκο	Κατά βάρος
Αζωτο ( N 2)	78,09	75,50
Οξυγόνο (O 2)	20,95	23,10
Ευγενή αέρια (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, κυρίως αργό)	0,94
Μονοξείδιο του άνθρακα (IV) - διοξείδιο του άνθρακα	0,03	0,046

Για πρώτη φορά, η ποσοτική σύνθεση του αέρα καθιερώθηκε από τον Γάλλο επιστήμονα Antoine Laurent Lavoisier. Με βάση τα αποτελέσματα του γνωστού του πειράματος 12 ημερών, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι όλος ο αέρας στο σύνολό του αποτελείται από οξυγόνο, κατάλληλο για αναπνοή και καύση, και άζωτο, ένα άψυχο αέριο, σε αναλογίες 1/5 και 4/5 του τον όγκο, αντίστοιχα. Ζέστανε μεταλλικό υδράργυρο σε αποθήκη σε μαγκάλι για 12 ημέρες. Το άκρο του αποστακτηρίου φέρθηκε κάτω από την καμπάνα, τοποθετήθηκε σε ένα δοχείο με υδράργυρο. Ως αποτέλεσμα, το επίπεδο του υδραργύρου στην καμπάνα αυξήθηκε κατά περίπου 1/5. Στην επιφάνεια του υδραργύρου στην αποθήκη, σχηματίστηκε μια πορτοκαλί ουσία, το οξείδιο του υδραργύρου. Το αέριο που είχε μείνει κάτω από το κουδούνι ήταν δύσβατο. Ο επιστήμονας πρότεινε να μετονομαστεί ο «ζωτικός αέρας» σε «οξυγόνο», αφού όταν καίγονται σε οξυγόνο, οι περισσότερες ουσίες μετατρέπονται σε οξέα και ο «ασφυκτικός αέρας» σε «άζωτο», επειδή. δεν υποστηρίζει τη ζωή, βλάπτει τη ζωή.

Εμπειρία Λαβουαζιέ

Η ποιοτική σύνθεση του αέρα μπορεί να αποδειχθεί με το ακόλουθο πείραμα.

Το κύριο συστατικό του αέρα για εμάς είναι το οξυγόνο, βρίσκεται στον αέρα κατά 21% κατ' όγκο. Το οξυγόνο αραιώνεται με μεγάλη ποσότητα αζώτου - 78% του όγκου του αέρα και σχετικά μικρό όγκο ευγενών αδρανών αερίων - περίπου 1%. Ο αέρας περιέχει επίσης μεταβλητά συστατικά - μονοξείδιο του άνθρακα (IV) ή διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς, η ποσότητα των οποίων εξαρτάται από διάφορους λόγους. Αυτές οι ουσίες εισέρχονται στην ατμόσφαιρα φυσικά. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις απελευθερώνουν διοξείδιο του θείου, υδρόθειο και στοιχειακό θείο στην ατμόσφαιρα. Οι καταιγίδες σκόνης συμβάλλουν στην εμφάνιση σκόνης στον αέρα. Τα οξείδια του αζώτου εισέρχονται επίσης στην ατμόσφαιρα κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις κεραυνών, κατά τις οποίες το άζωτο και το οξυγόνο του αέρα αντιδρούν μεταξύ τους ή ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας βακτηρίων του εδάφους που μπορούν να απελευθερώσουν οξείδια του αζώτου από τα νιτρικά. συμβάλλουν σε αυτό και δασικές πυρκαγιές και καύση τυρφώνων. Οι διαδικασίες καταστροφής οργανικών ουσιών συνοδεύονται από το σχηματισμό διαφόρων αερίων θειούχων ενώσεων. Το νερό στον αέρα καθορίζει την υγρασία του. Άλλες ουσίες έχουν αρνητικό ρόλο: ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα. Για παράδειγμα, υπάρχει πολύ διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα των πόλεων χωρίς πράσινο, υδρατμούς - πάνω από την επιφάνεια των ωκεανών και των θαλασσών. Ο αέρας περιέχει μια μικρή ποσότητα οξειδίου του θείου (IV) ή διοξειδίου του θείου, αμμωνία, μεθάνιο, μονοξείδιο του αζώτου (I) ή οξείδιο του αζώτου, υδρογόνο. Ο αέρας κοντά σε βιομηχανικές επιχειρήσεις, κοιτάσματα φυσικού αερίου και πετρελαίου ή ηφαίστεια είναι ιδιαίτερα κορεσμένος με αυτά. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα υπάρχει άλλο αέριο - όζον. Μια ποικιλία σκόνης πετάει επίσης στον αέρα, την οποία μπορούμε εύκολα να παρατηρήσουμε όταν κοιτάμε από το πλάι μια λεπτή δέσμη φωτός που πέφτει πίσω από την κουρτίνα σε ένα σκοτεινό δωμάτιο.

Μόνιμα συστατικά αέρια του αέρα:

· Οξυγόνο

· Αζωτο

· αδρανή αέρια

Μεταβλητά συστατικά αέρια του αέρα:

· Μονοξείδιο του άνθρακα (IV)

· Οζο

· Αλλα

Συμπέρασμα.

1. Ο αέρας είναι ένα φυσικό μείγμα αερίων ουσιών, στο οποίο κάθε ουσία έχει και διατηρεί τις φυσικές και χημικές της ιδιότητες, οπότε ο αέρας μπορεί να διαχωριστεί.

2. Ο αέρας είναι ένα άχρωμο αέριο διάλυμα, πυκνότητας - 1,293 g / l, σε θερμοκρασίες -190 0 C μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση. Ο υγρός αέρας είναι ένα γαλαζωπό υγρό.

3. Οι ζωντανοί οργανισμοί συνδέονται στενά με τις ουσίες του αέρα που έχουν κάποια επίδραση πάνω τους. Και ταυτόχρονα, οι ζωντανοί οργανισμοί το επηρεάζουν, καθώς εκτελούν ορισμένες λειτουργίες: οξειδοαναγωγή - οξειδώνουν, για παράδειγμα, υδατάνθρακες σε διοξείδιο του άνθρακα και μειώνουν σε υδατάνθρακες. αέριο - απορροφά και εκπέμπει αέρια.

Έτσι, ζωντανοί οργανισμοί δημιουργήθηκαν στο παρελθόν και διατηρούν την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας για εκατομμύρια χρόνια.

Μόλυνση του αέρα - εισαγωγή νέων μη χαρακτηριστικών φυσικών, χημικών και βιολογικών ουσιών στον ατμοσφαιρικό αέρα ή αλλαγή της φυσικής μέσης μακροπρόθεσμης συγκέντρωσης αυτών των ουσιών σε αυτόν.

Κατά τη φωτοσύνθεση, το διοξείδιο του άνθρακα απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα, και στις διαδικασίες της αναπνοής και της σήψης, επιστρέφει. Η ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο αερίων, που δημιουργήθηκε κατά την εξέλιξη του πλανήτη, άρχισε να διαταράσσεται, ιδιαίτερα στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα, όταν η επίδραση του ανθρώπου στη φύση άρχισε να αυξάνεται. Μέχρι στιγμής, η φύση αντιμετωπίζει τις παραβιάσεις αυτής της ισορροπίας χάρη στο νερό του ωκεανού και τα φύκη του. Πόσο θα διαρκέσουν όμως οι δυνάμεις της φύσης;

Σχέδιο. Μόλυνση του αέρα

Οι κύριοι ατμοσφαιρικοί ρύποι στη Ρωσία

Ο αριθμός των αυτοκινήτων αυξάνεται συνεχώς, ειδικά στις μεγάλες πόλεις, αντίστοιχα, η εκπομπή επιβλαβών ουσιών στον αέρα αυξάνεται. «Στη συνείδηση» των αυτοκινήτων το 60% των εκπομπών βλαβερών ουσιών στην πόλη!
Οι ρωσικοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί εκπέμπουν έως και 30% των ρύπων στην ατμόσφαιρα και ένα άλλο 30% είναι η συμβολή της βιομηχανίας (σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μεταλλουργία, παραγωγή πετρελαίου και διύλιση πετρελαίου, χημική βιομηχανία και παραγωγή οικοδομικών υλικών). Το επίπεδο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από φυσικές πηγές είναι υπόβαθρο ( 31–41% ), αλλάζει ελάχιστα με την πάροδο του χρόνου ( 59–69% ). Επί του παρόντος, το πρόβλημα της ανθρωπογενούς ρύπανσης της ατμόσφαιρας έχει αποκτήσει παγκόσμιο χαρακτήρα. Ποιοι ρύποι που είναι επικίνδυνοι για όλα τα έμβια όντα εισέρχονται στην ατμόσφαιρα; Αυτά είναι το κάδμιο, ο μόλυβδος, ο υδράργυρος, το αρσενικό, ο χαλκός, η αιθάλη, οι μερκαπτάνες, η φαινόλη, το χλώριο, τα θειικά και νιτρικά οξέα και άλλες ουσίες. Θα μελετήσουμε μερικές από αυτές τις ουσίες στο μέλλον, θα μάθουμε τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες και θα μιλήσουμε για την καταστροφική δύναμη που κρύβεται σε αυτές για την υγεία μας.

Η κλίμακα της περιβαλλοντικής ρύπανσης του πλανήτη, Ρωσία

Σε ποιες χώρες του κόσμου είναι πιο μολυσμένος ο αέρας από τα καυσαέρια των οχημάτων;
Ο μεγαλύτερος κίνδυνος ατμοσφαιρικής ρύπανσης από καυσαέρια απειλεί τις χώρες με ισχυρό στόλο οχημάτων. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα μηχανοκίνητα οχήματα αντιπροσωπεύουν περίπου το 1/2 όλων των επιβλαβών εκπομπών στην ατμόσφαιρα (έως 50 εκατομμύρια τόνους ετησίως). Ο στόλος αυτοκινήτων της Δυτικής Ευρώπης εκπέμπει ετησίως έως και 70 εκατομμύρια τόνους επιβλαβών ουσιών στον αέρα και στη Γερμανία, για παράδειγμα, 30 εκατομμύρια αυτοκίνητα αντιπροσωπεύουν το 70% της συνολικής ποσότητας επιβλαβών εκπομπών. Στη Ρωσία, η κατάσταση επιδεινώνεται από το γεγονός ότι τα εν λειτουργία οχήματα συμμορφώνονται με τα περιβαλλοντικά πρότυπα μόνο κατά 14,5%.
Ρυπαίνει την ατμόσφαιρα και τις εναέριες μεταφορές με καυσαέρια από πολλές χιλιάδες αεροσκάφη. Σύμφωνα με εκτιμήσεις ειδικών, ως αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του παγκόσμιου στόλου οχημάτων (που είναι περίπου 500 εκατομμύρια κινητήρες), μόνο 4,5 δισεκατομμύρια τόνοι διοξειδίου του άνθρακα εισέρχονται στην ατμόσφαιρα ετησίως.
Γιατί είναι επικίνδυνοι αυτοί οι ρύποι; Τα βαρέα μέταλλα - μόλυβδος, κάδμιο, υδράργυρος - έχουν επιβλαβή επίδραση στο ανθρώπινο νευρικό σύστημα, το μονοξείδιο του άνθρακα - στη σύνθεση του αίματος. Το διοξείδιο του θείου αντιδρά με το νερό της βροχής και του χιονιού σχηματίζοντας οξύ και προκαλεί όξινη βροχή. Ποιο είναι το μέγεθος αυτών των ρύπων; Οι κύριες περιοχές κατανομής της όξινης βροχής είναι οι ΗΠΑ, η Δυτική Ευρώπη, η Ρωσία. Πρόσφατα, οι βιομηχανικές περιοχές της Ιαπωνίας, της Κίνας, της Βραζιλίας και της Ινδίας θα πρέπει επίσης να συμπεριληφθούν σε αυτές. Η έννοια της διασυνοριακής φύσης συνδέεται με την εξάπλωση της όξινης κατακρήμνισης - η απόσταση μεταξύ των περιοχών σχηματισμού τους και των περιοχών της πτώσης μπορεί να είναι εκατοντάδες ή και χιλιάδες χιλιόμετρα. Για παράδειγμα, ο κύριος «ένοχος» της όξινης βροχής στα νότια της Σκανδιναβίας είναι οι βιομηχανικές περιοχές της Μεγάλης Βρετανίας, του Βελγίου, της Ολλανδίας και της Γερμανίας. Στις καναδικές επαρχίες του Οντάριο και του Κεμπέκ, η όξινη βροχή μεταφέρεται από γειτονικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών. Στο έδαφος της Ρωσίας, αυτές οι βροχοπτώσεις μεταφέρονται από την Ευρώπη από δυτικούς ανέμους.
Μια δυσμενής οικολογική κατάσταση έχει διαμορφωθεί στα βορειοανατολικά της Κίνας, στη ζώνη του Ειρηνικού της Ιαπωνίας, στις πόλεις της Πόλης του Μεξικού, του Σάο Πάολο, του Μπουένος Άιρες. Στη Ρωσία το 1993, σε 231 πόλεις με συνολικό πληθυσμό 64 εκατομμυρίων ανθρώπων, η περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ουσίες στον αέρα ξεπέρασε τον κανόνα. Σε 86 πόλεις, 40 εκατομμύρια άνθρωποι ζουν σε συνθήκες όπου η ρύπανση υπερβαίνει τον κανόνα κατά 10 φορές. Μεταξύ αυτών των πόλεων είναι οι Bryansk, Cherepovets, Saratov, Ufa, Chelyabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznetsk, Norilsk, Rostov. Όσον αφορά την ποσότητα των επιβλαβών εκπομπών, την πρώτη θέση στη Ρωσία καταλαμβάνει η περιοχή των Ουραλίων. Έτσι, στην περιοχή Sverdlovsk, η κατάσταση της ατμόσφαιρας δεν πληροί τα πρότυπα σε 20 περιοχές όπου ζει το 60% του πληθυσμού. Στην πόλη Karabash, στην περιοχή Chelyabinsk, ένα μεταλλουργείο χαλκού εκπέμπει ετησίως 9 τόνους επιβλαβών ενώσεων στην ατμόσφαιρα για κάθε κάτοικο. Η συχνότητα του καρκίνου εδώ είναι 338 περιπτώσεις ανά 10.000 κατοίκους.
Μια ανησυχητική κατάσταση έχει διαμορφωθεί επίσης στην περιοχή του Βόλγα, στα νότια της Δυτικής Σιβηρίας, στην Κεντρική Ρωσία. Στο Ουλιάνοφσκ, περισσότερο από τον μέσο όρο για τη Ρωσία, οι άνθρωποι υποφέρουν από ασθένειες της ανώτερης αναπνευστικής οδού. Η συχνότητα του καρκίνου του πνεύμονα έχει αυξηθεί 20 φορές από το 1970 και η πόλη έχει ένα από τα υψηλότερα ποσοστά βρεφικής θνησιμότητας στη Ρωσία.
Στην πόλη Dzerzhinsk, ένας μεγάλος αριθμός χημικών επιχειρήσεων είναι συγκεντρωμένος σε περιορισμένη περιοχή. Τα τελευταία 8 χρόνια, 60 απελευθερώσεις άκρως τοξικών ουσιών στην ατμόσφαιρα έχουν σημειωθεί εδώ, που οδήγησαν σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, σε ορισμένες περιπτώσεις με αποτέλεσμα τον θάνατο ανθρώπων. Στην περιοχή του Βόλγα, έως και 300 χιλιάδες τόνοι αιθάλης, τέφρας, αιθάλης, οξειδίων του άνθρακα πέφτουν στους κατοίκους των πόλεων ετησίως. Η Μόσχα κατατάσσεται στην 15η θέση μεταξύ των ρωσικών πόλεων όσον αφορά το συνολικό επίπεδο ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Σύσταση αερίου του ατμοσφαιρικού αέρα

Η σύσταση αερίου του αέρα που αναπνέουμε είναι 78% άζωτο, 21% οξυγόνο και 1% άλλα αέρια. Αλλά στην ατμόσφαιρα των μεγάλων βιομηχανικών πόλεων, αυτή η αναλογία συχνά παραβιάζεται. Ένα σημαντικό ποσοστό αποτελείται από επιβλαβείς ακαθαρσίες που προκαλούνται από εκπομπές από επιχειρήσεις και οχήματα. Οι μεταφορές με κινητήρα φέρνουν πολλές ακαθαρσίες στην ατμόσφαιρα: υδρογονάνθρακες άγνωστης σύστασης, βενζο (α) πυρένιο, διοξείδιο του άνθρακα, ενώσεις θείου και αζώτου, μόλυβδος, μονοξείδιο του άνθρακα.

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από ένα μείγμα από ένα πλήθος αερίων - αέρα, στο οποίο αιωρούνται κολλοειδείς ακαθαρσίες - σκόνη, σταγονίδια, κρύσταλλοι κ.λπ. Η σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα αλλάζει ελάχιστα με το ύψος. Ωστόσο, ξεκινώντας από ύψος περίπου 100 km, μαζί με το μοριακό οξυγόνο και το άζωτο, εμφανίζεται και ατομικό οξυγόνο ως αποτέλεσμα της διάστασης των μορίων και αρχίζει ο βαρυτικός διαχωρισμός των αερίων. Πάνω από 300 km, κυριαρχεί το ατομικό οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, πάνω από τα 1000 km - ήλιο και στη συνέχεια ατομικό υδρογόνο. Η πίεση και η πυκνότητα της ατμόσφαιρας μειώνονται με το ύψος. περίπου το ήμισυ της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας συγκεντρώνεται στα χαμηλότερα 5 km, τα 9/10 - στα χαμηλότερα 20 km και το 99,5% - στα χαμηλότερα 80 km. Σε υψόμετρα περίπου 750 km, η πυκνότητα του αέρα πέφτει στα 10-10 g/m3 (ενώ κοντά στην επιφάνεια της γης είναι περίπου 103 g/m3), αλλά ακόμη και μια τόσο χαμηλή πυκνότητα εξακολουθεί να είναι επαρκής για την εμφάνιση σέλας. Η ατμόσφαιρα δεν έχει ένα έντονο ανώτερο όριο. την πυκνότητα των αερίων που το αποτελούν

Η σύνθεση του ατμοσφαιρικού αέρα που αναπνέει ο καθένας μας περιλαμβάνει πολλά αέρια, τα κυριότερα από τα οποία είναι: άζωτο (78,09%), οξυγόνο (20,95%), υδρογόνο (0,01%) διοξείδιο του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα) (0,03%) και αδρανές αέρια (0,93%). Επιπλέον, υπάρχει πάντα μια ορισμένη ποσότητα υδρατμών στον αέρα, η ποσότητα της οποίας αλλάζει πάντα με τη θερμοκρασία: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη η περιεκτικότητα σε ατμούς και αντίστροφα. Λόγω των διακυμάνσεων της ποσότητας των υδρατμών στον αέρα, το ποσοστό των αερίων σε αυτόν είναι επίσης μεταβλητό. Όλα τα αέρια στον αέρα είναι άχρωμα και άοσμα. Το βάρος του αέρα ποικίλλει ανάλογα όχι μόνο με τη θερμοκρασία, αλλά και από την περιεκτικότητα σε υδρατμούς σε αυτόν. Στην ίδια θερμοκρασία, το βάρος του ξηρού αέρα είναι μεγαλύτερο από αυτό του υγρού αέρα, γιατί οι υδρατμοί είναι πολύ ελαφρύτεροι από τους ατμούς του αέρα.

Ο πίνακας δείχνει τη σύνθεση αερίων της ατμόσφαιρας σε ογκομετρικό λόγο μάζας, καθώς και τη διάρκεια ζωής των κύριων συστατικών:

Συστατικό	% κατ' όγκο	% μάζα
Ν 2	78,09	75,50
Ο2	20,95	23,15
Ar	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
Ne	1,8 10 -3	1,4 10 -3
Αυτός	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
Η2	5 10 -5	8 10 -5
N2O	5 10 -5	8 10 -5
Xe	8,6 10 -6	4 10 -5
Ο 3	3 10 -7 - 3 10 -6	5 10 -7 - 5 10 -6
Rn	6 10 -18	4,5 10 -17

Οι ιδιότητες των αερίων που συνθέτουν τον ατμοσφαιρικό αέρα αλλάζουν υπό πίεση.

Για παράδειγμα: το οξυγόνο υπό πίεση άνω των 2 ατμοσφαιρών έχει τοξική επίδραση στο σώμα.

Το άζωτο υπό πίεση πάνω από 5 ατμόσφαιρες έχει ναρκωτική δράση (μέθη με άζωτο). Μια γρήγορη άνοδος από το βάθος προκαλεί ασθένεια αποσυμπίεσης λόγω της γρήγορης απελευθέρωσης φυσαλίδων αζώτου από το αίμα, σαν να το αφρίζει.

Μια αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα πάνω από 3% στο αναπνευστικό μείγμα προκαλεί θάνατο.

Κάθε συστατικό που είναι μέρος του αέρα, με αύξηση της πίεσης σε ορισμένα όρια, γίνεται ένα δηλητήριο που μπορεί να δηλητηριάσει το σώμα.

Μελέτες της σύστασης αερίων της ατμόσφαιρας. ατμοσφαιρική χημεία

Για την ιστορία της ταχείας ανάπτυξης ενός σχετικά νεαρού κλάδου της επιστήμης που ονομάζεται ατμοσφαιρική χημεία, ο όρος "spurt" (ρίψη) που χρησιμοποιείται στα αθλήματα υψηλής ταχύτητας είναι ο πλέον κατάλληλος. Η βολή από το πιστόλι εκκίνησης, ίσως, ήταν δύο άρθρα που δημοσιεύτηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Ασχολήθηκαν με την πιθανή καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας από τα οξείδια του αζώτου - NO και NO 2 . Το πρώτο ανήκε στον μελλοντικό βραβευμένο με Νόμπελ και στη συνέχεια έναν υπάλληλο του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, P. Krutzen, ο οποίος θεώρησε ότι η πιθανή πηγή οξειδίων του αζώτου στη στρατόσφαιρα ήταν το φυσικό οξείδιο του αζώτου N 2 O που διασπάται υπό τη δράση του ηλιακού φωτός. Ο συγγραφέας του δεύτερου άρθρου, ένας χημικός από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ, G. Johnston, πρότεινε ότι τα οξείδια του αζώτου εμφανίζονται στη στρατόσφαιρα ως αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας, συγκεκριμένα, από τις εκπομπές προϊόντων καύσης από κινητήρες αεριωθουμένων υψηλού υψομέτρου. αεροσκάφος.

Φυσικά, οι παραπάνω υποθέσεις δεν προέκυψαν από την αρχή. Η αναλογία τουλάχιστον των κύριων συστατικών στον ατμοσφαιρικό αέρα -μόρια αζώτου, οξυγόνου, υδρατμών κ.λπ.- ήταν γνωστή πολύ νωρίτερα. Ήδη στο δεύτερο μισό του XIX αιώνα. στην Ευρώπη, έγιναν μετρήσεις της συγκέντρωσης του όζοντος στον επιφανειακό αέρα. Στη δεκαετία του 1930, ο Άγγλος επιστήμονας S. Chapman ανακάλυψε τον μηχανισμό σχηματισμού όζοντος σε μια καθαρά ατμόσφαιρα οξυγόνου, υποδεικνύοντας ένα σύνολο αλληλεπιδράσεων ατόμων και μορίων οξυγόνου, καθώς και του όζοντος απουσία άλλων συστατικών του αέρα. Ωστόσο, στα τέλη της δεκαετίας του 1950, οι μετεωρολογικές μετρήσεις πυραύλων έδειξαν ότι υπήρχε πολύ λιγότερο όζον στη στρατόσφαιρα από ό,τι θα έπρεπε σύμφωνα με τον κύκλο αντίδρασης Chapman. Αν και αυτός ο μηχανισμός παραμένει θεμελιώδης μέχρι σήμερα, έχει καταστεί σαφές ότι υπάρχουν κάποιες άλλες διεργασίες που επίσης εμπλέκονται ενεργά στο σχηματισμό του ατμοσφαιρικού όζοντος.

Αξίζει να σημειωθεί ότι μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1970, η γνώση στον τομέα της χημείας της ατμόσφαιρας αποκτήθηκε κυρίως χάρη στις προσπάθειες μεμονωμένων επιστημόνων, των οποίων η έρευνα δεν ένωνε καμία κοινωνικά σημαντική έννοια και τις περισσότερες φορές ήταν καθαρά ακαδημαϊκή. Ένα άλλο πράγμα είναι το έργο του Τζόνστον: σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, 500 αεροσκάφη, που πετούν 7 ώρες την ημέρα, θα μπορούσαν να μειώσουν την ποσότητα του όζοντος της στρατόσφαιρας κατά τουλάχιστον 10%! Και αν αυτές οι εκτιμήσεις ήταν δίκαιες, τότε το πρόβλημα θα γινόταν αμέσως κοινωνικοοικονομικό, αφού σε αυτή την περίπτωση όλα τα προγράμματα για την ανάπτυξη της υπερηχητικής αεροπορίας μεταφορών και των σχετικών υποδομών θα έπρεπε να υποστούν σημαντική προσαρμογή, ίσως ακόμη και να κλείσουν. Επιπλέον, τότε για πρώτη φορά προέκυψε πραγματικά το ερώτημα ότι η ανθρωπογενής δραστηριότητα θα μπορούσε να προκαλέσει όχι έναν τοπικό, αλλά έναν παγκόσμιο κατακλυσμό. Φυσικά, στην παρούσα κατάσταση, η θεωρία χρειαζόταν μια πολύ σκληρή και ταυτόχρονα άμεση επαλήθευση.

Θυμηθείτε ότι η ουσία της παραπάνω υπόθεσης ήταν ότι το μονοξείδιο του αζώτου αντιδρά με το όζον NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, τότε το διοξείδιο του αζώτου που σχηματίζεται σε αυτήν την αντίδραση αντιδρά με το άτομο οξυγόνου NO 2 + O ® NO + O 2 , αποκαθιστώντας έτσι την παρουσία ΝΟ στην ατμόσφαιρα, ενώ το μόριο του όζοντος χάνεται ανεπανόρθωτα. Στην περίπτωση αυτή, ένα τέτοιο ζεύγος αντιδράσεων, που αποτελεί τον καταλυτικό κύκλο του αζώτου της καταστροφής του όζοντος, επαναλαμβάνεται έως ότου οποιεσδήποτε χημικές ή φυσικές διεργασίες οδηγήσουν στην απομάκρυνση των οξειδίων του αζώτου από την ατμόσφαιρα. Έτσι, για παράδειγμα, το NO 2 οξειδώνεται σε νιτρικό οξύ HNO 3, το οποίο είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό, και ως εκ τούτου απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα από τα σύννεφα και την κατακρήμνιση. Ο καταλυτικός κύκλος του αζώτου είναι πολύ αποτελεσματικός: ένα μόριο ΝΟ καταφέρνει να καταστρέψει δεκάδες χιλιάδες μόρια όζοντος κατά τη διάρκεια της παραμονής του στην ατμόσφαιρα.

Αλλά, όπως γνωρίζετε, το πρόβλημα δεν έρχεται μόνο του. Σύντομα, ειδικοί από τα πανεπιστήμια των ΗΠΑ - του Μίτσιγκαν (R. Stolyarsky και R. Cicerone) και του Χάρβαρντ (S. Wofsi και M. McElroy) - ανακάλυψαν ότι το όζον θα μπορούσε να έχει έναν ακόμη πιο ανελέητο εχθρό - τις ενώσεις χλωρίου. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις τους, ο καταλυτικός κύκλος του χλωρίου της καταστροφής του όζοντος (αντιδράσεις Cl + O 3 ® ClO + O 2 και ClO + O ® Cl + O 2) ήταν αρκετές φορές πιο αποτελεσματικός από τον αζωτούχο. Ο μόνος λόγος για επιφυλακτική αισιοδοξία ήταν ότι η ποσότητα του φυσικού χλωρίου στην ατμόσφαιρα είναι σχετικά μικρή, πράγμα που σημαίνει ότι η συνολική επίδραση της επίδρασής του στο όζον μπορεί να μην είναι πολύ ισχυρή. Ωστόσο, η κατάσταση άλλαξε δραματικά όταν, το 1974, υπάλληλοι του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Irvine, S. Rowland και M. Molina, διαπίστωσαν ότι η πηγή χλωρίου στη στρατόσφαιρα είναι ενώσεις χλωροφθοροϋδρογονάνθρακα (CFCs), οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως στην ψύξη. μονάδες, πακέτα αεροζόλ κ.λπ. Όντας μη εύφλεκτες, μη τοξικές και χημικά παθητικές, αυτές οι ουσίες μεταφέρονται αργά με ανοδικά ρεύματα αέρα από την επιφάνεια της γης στη στρατόσφαιρα, όπου τα μόριά τους καταστρέφονται από το ηλιακό φως, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση ελεύθερων ατόμων χλωρίου. Η βιομηχανική παραγωγή CFC, η οποία ξεκίνησε τη δεκαετία του 1930, και οι εκπομπές τους στην ατμόσφαιρα αυξήθηκαν σταθερά όλα τα επόμενα χρόνια, ειδικά στις δεκαετίες του '70 και του '80. Έτσι, μέσα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, οι θεωρητικοί εντόπισαν δύο προβλήματα στην ατμοσφαιρική χημεία που προκαλούνται από την έντονη ανθρωπογενή ρύπανση.

Ωστόσο, για να ελεγχθεί η βιωσιμότητα των προτεινόμενων υποθέσεων, ήταν απαραίτητο να εκτελεστούν πολλές εργασίες.

Πρώτα,να επεκτείνει την εργαστηριακή έρευνα, κατά την οποία θα ήταν δυνατός ο προσδιορισμός ή η αποσαφήνιση των ρυθμών φωτοχημικών αντιδράσεων μεταξύ διαφόρων συστατικών του ατμοσφαιρικού αέρα. Πρέπει να πούμε ότι τα πολύ πενιχρά δεδομένα για αυτές τις ταχύτητες που υπήρχαν εκείνη την εποχή είχαν επίσης αρκετά (έως και αρκετές εκατοντάδες τοις εκατό) σφάλματα. Επιπλέον, οι συνθήκες υπό τις οποίες έγιναν οι μετρήσεις, κατά κανόνα, δεν αντιστοιχούσαν πολύ στην πραγματικότητα της ατμόσφαιρας, γεγονός που επιδείνωσε σοβαρά το σφάλμα, καθώς η ένταση των περισσότερων αντιδράσεων εξαρτιόταν από τη θερμοκρασία και μερικές φορές από την πίεση ή τον ατμοσφαιρικό αέρα πυκνότητα.

Κατα δευτερον,να μελετήσει εντατικά τις ακτινοβολικές-οπτικές ιδιότητες ενός αριθμού μικρών ατμοσφαιρικών αερίων σε εργαστηριακές συνθήκες. Τα μόρια ενός σημαντικού αριθμού συστατικών του ατμοσφαιρικού αέρα καταστρέφονται από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου (σε αντιδράσεις φωτόλυσης), ανάμεσά τους δεν είναι μόνο οι CFC που αναφέρθηκαν παραπάνω, αλλά και μοριακό οξυγόνο, όζον, οξείδια του αζώτου και πολλά άλλα. Επομένως, οι εκτιμήσεις των παραμέτρων κάθε αντίδρασης φωτόλυσης ήταν εξίσου απαραίτητες και σημαντικές για τη σωστή αναπαραγωγή χημικών διεργασιών της ατμόσφαιρας, όπως και οι ρυθμοί αντιδράσεων μεταξύ διαφορετικών μορίων.