Gaaside protsent õhus. Õhk: mida me hingame? Milline hapnikutase on eluks optimaalne

Atmosfääriõhk on erinevate gaaside segu. See sisaldab püsivaid atmosfääri komponente (hapnik, lämmastik, süsinikdioksiid), inertgaase (argoon, heelium, neoon, krüptoon, vesinik, ksenoon, radoon), väikeses koguses osooni, dilämmastikoksiidi, metaani, joodi, veeauru jne. samuti erinevas koguses, mitmesuguseid looduslikku päritolu lisandeid ja inimtegevusest tulenevat saastet.

Hapnik (O2) on inimese jaoks kõige olulisem õhuosa. See on vajalik oksüdatiivsete protsesside läbiviimiseks kehas. Atmosfääriõhus on hapnikusisaldus 20,95%, inimese väljahingatavas õhus - 15,4-16%. Selle atmosfääriõhu langus 13-15% -ni põhjustab füsioloogiliste funktsioonide rikkumist ja 7-8% -ni surma.

Lämmastik (N) - on atmosfääriõhu põhikomponent. Inimese sisse- ja väljahingatav õhk sisaldab ligikaudu sama palju lämmastikku - 78,97-79,2%. Lämmastiku bioloogiline roll seisneb peamiselt selles, et see on hapniku lahjendaja, kuna puhtas hapnikus on elu võimatu. Lämmastikusisalduse suurenemisega 93% -ni toimub surm.

Süsinikdioksiid (süsinikdioksiid), CO2 – on hingamise füsioloogiline regulaator. Puhta õhu sisaldus on 0,03%, inimese väljahingatavas - 3%.

CO2 kontsentratsiooni langus sissehingatavas õhus ei ole ohtlik, sest. selle vajalikku taset veres säilitavad regulatsioonimehhanismid, mis on tingitud ainevahetusprotsesside käigus vabanemisest.

Süsinikdioksiidi sisalduse suurenemine sissehingatavas õhus kuni 0,2% põhjustab inimesel halba enesetunnet, 3-4% korral erutusseisund, peavalu, tinnitus, südamekloppimine, pulsi aeglustumine ja 8% juures on raske mürgistus, teadvusekaotus ja surm saabub.

Viimasel ajal on süsihappegaasi kontsentratsioon tööstuslinnade õhus suurenenud kütuse põlemisproduktide õhusaaste tõttu. Süsinikdioksiidi sisalduse suurenemine atmosfääriõhus põhjustab mürgiste udude ilmnemist linnades ja "kasvuhooneefekti", mis on seotud maa süsinikdioksiidi soojuskiirguse hilinemisega.

CO2 sisalduse tõus üle kehtestatud normi viitab õhu sanitaarseisundi üldisele halvenemisele, kuna koos süsihappegaasiga võivad koguneda muud mürgised ained, halveneda ionisatsioonirežiim, suureneda tolmu ja mikroobne saastumine.

Osoon (O3). Selle peamine kogus on 20-30 km kaugusel Maa pinnast. Atmosfääri pinnakihid sisaldavad tühisel määral osooni – mitte rohkem kui 0,000001 mg/l. Osoon kaitseb maakera elusorganisme lühilainelise ultraviolettkiirguse kahjuliku mõju eest ja neelab samal ajal Maast lähtuvat pikalainelist infrapunakiirgust, kaitstes seda liigse jahtumise eest. Osoonil on oksüdeerivad omadused, mistõttu on selle kontsentratsioon linnade saastunud õhus madalam kui maapiirkondades. Sellega seoses peeti osooni õhu puhtuse näitajaks. Hiljuti on aga kindlaks tehtud, et osoon tekib sudu tekke käigus fotokeemiliste reaktsioonide tulemusena, mistõttu peetakse osooni tuvastamist suurte linnade atmosfääriõhus selle saastatuse näitajaks.

Inertgaasid - ei oma erilist hügieenilist ja füsioloogilist tähtsust.

Inimese majandus- ja tööstustegevus on õhusaaste allikas erinevate gaasiliste lisandite ja hõljuvate osakestega. Kahjulike ainete suurenenud sisaldus atmosfääris ja siseõhus mõjub inimorganismile ebasoodsalt. Sellega seoses on kõige olulisem hügieeniline ülesanne reguleerida nende lubatud sisaldust õhus.

Õhu sanitaar- ja hügieenilist seisundit hinnatakse tavaliselt kahjulike ainete maksimaalsete lubatud kontsentratsioonide (MPC) järgi tööpiirkonna õhus.

Kahjulike ainete MPC tööpiirkonna õhus on kontsentratsioon, mis igapäevase 8-tunnise töö ajal, kuid mitte rohkem kui 41 tundi nädalas, kogu töökogemuse jooksul ei põhjusta haigusi ega kõrvalekaldeid terviseseisundis. praegused ja järgnevad põlvkonnad. Määrake MPC keskmine päevane ja maksimaalne ühekordne (tegevus kuni 30 minutit tööpiirkonna õhus). Sama aine MPC võib olla erinev olenevalt kokkupuute kestusest inimestega.

Toidukäitlemisettevõtetes on kahjulike ainetega õhusaaste peamisteks põhjusteks tehnoloogilise protsessi rikkumised ja eriolukorrad (kanalisatsioon, ventilatsioon jne).

Hügieenilised ohutegurid siseõhus on vingugaas, ammoniaak, vesiniksulfiid, vääveldioksiid, tolm jne, samuti õhusaaste mikroorganismide poolt.

Süsinikoksiid (CO) on lõhnatu ja värvitu gaas, mis satub õhku vedelate ja tahkete kütuste mittetäieliku põlemise produktina. See põhjustab ägedat mürgistust õhukontsentratsioonil 220-500 mg/m3 ja kroonilist mürgistust pideva sissehingamise korral kontsentratsiooniga 20-30 mg/m3. Süsinikmonooksiidi keskmine päevane MPC atmosfääriõhus on 1 mg/m3, tööpiirkonna õhus - 20 kuni 200 mg/m3 (sõltuvalt töö kestusest).

Vääveldioksiid (S02) on kõige levinum õhusaasteaine, kuna väävlit leidub erinevates kütustes. Sellel gaasil on üldine toksiline toime ja see põhjustab hingamisteede haigusi. Gaasi ärritav toime avastatakse, kui selle kontsentratsioon õhus on üle 20 mg/m3. Atmosfääriõhus on keskmine ööpäevane maksimaalne lubatud vääveldioksiidi kontsentratsioon 0,05 mg/m3, tööpiirkonna õhus - 10 mg/m3.

Vesiniksulfiid (H2S) – satub atmosfääriõhku tavaliselt koos keemia-, naftarafineerimistehaste ja metallurgiatehaste jäätmetega ning tekib ka toidujäätmete ja valgutoodete lagunemise tagajärjel ning võib saastada siseõhku. Vesiniksulfiid on kontsentratsioonis 0,04-0,12 mg/m3 üldise toksilise toimega ja inimesel ebamugavust tekitav ning üle 1000 mg/m3 kontsentratsioon võib lõppeda surmaga. Atmosfääriõhus on vesiniksulfiidi keskmine ööpäevane lubatud kontsentratsioon 0,008 mg/m3, tööpiirkonna õhus - kuni 10 mg/m3.

Ammoniaak (NH3) - koguneb suletud ruumide õhku valguproduktide lagunemisel, ammoniaagi jahutusega külmutusseadmete talitlushäiretel, kanalisatsioonirajatiste õnnetusjuhtumite korral jne. See on organismile mürgine.

Akroleiin on kuumtöötlemisel tekkiva rasva lagunemise saadus, mis võib tööstuslikes tingimustes põhjustada allergiahaigusi. MPC tööpiirkonnas - 0,2 mg/m3.

Polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud (PAH) – on täheldatud nende seost pahaloomuliste kasvajate tekkega. Neist levinuim ja aktiivseim on 3-4-bens(a)püreen, mis eraldub kütuse põlemisel: kivisüsi, nafta, bensiin, gaas. Maksimaalne kogus 3-4-benso(a)püreeni eraldub kivisöe põlemisel, minimaalne - gaasi põlemisel. Toiduainete töötlemisettevõtetes võib PAH-i õhusaaste allikaks olla pikaajaline ülekuumutatud rasva kasutamine. Tsükliliste aromaatsete süsivesinike keskmine päevane MPC atmosfääriõhus ei tohiks ületada 0,001 mg/m3.

Mehaanilised lisandid - tolm, mullaosakesed, suits, tuhk, tahm. Tolmulisus suureneb territooriumi ebapiisava haljastuse, korrastamata juurdepääsuteede, tootmisjäätmete kogumise ja äraveo, samuti ruumide puhastamise sanitaarrežiimi rikkumisega (kuiv- või ebaregulaarne märgpuhastus jne). Lisaks suureneb ruumide tolmusisaldus ventilatsiooni seadme ja töö rikkumiste, planeerimisotsuste korral (näiteks köögiviljasahvri ebapiisava isoleerimisega tootmistsehhidest jne).

Tolmu mõju inimesele sõltub tolmuosakeste suurusest ja nende erikaalust. Inimestele on kõige ohtlikumad tolmuosakesed, mille läbimõõt on alla 1 mikroni, sest nad tungivad kergesti kopsudesse ja võivad põhjustada nende kroonilist haigust (pneumokonioosi). Mürgiste keemiliste ühendite lisandeid sisaldav tolm avaldab organismile mürgist mõju.

Tahma ja tahma MPC on kantserogeensete süsivesinike (PAH) sisalduse tõttu rangelt reguleeritud: tahma keskmine päevane MPC on 0,05 mg/m3.

Suure võimsusega kondiitritöökodades on võimalik õhu tolmustumine suhkru ja jahutolmuga. Aerosoolide kujul olev jahutolm võib põhjustada hingamisteede ärritust, aga ka allergilisi haigusi. MPC jahutolmu tööpiirkonnas ei tohi ületada 6 mg/m3. Nendes piirides (2-6 mg / m3) on reguleeritud muud tüüpi taimetolmu maksimaalsed lubatud kontsentratsioonid, mis ei sisalda rohkem kui 0,2% räniühendeid.

See on oluline hingamisfunktsiooni rakendamisel. Atmosfääriõhk on gaaside segu: hapnik, süsihappegaas, argoon, lämmastik, neoon, krüptoon, ksenoon, vesinik, osoon jne. Hapnik on kõige olulisem. Puhkeolekus neelab inimene 0,3 l / min. Füüsilise aktiivsuse ajal hapnikutarbimine suureneb ja võib ulatuda 4,5–8 l/min Hapnikusisalduse kõikumised atmosfääris on väikesed ja ei ületa 0,5%. Kui hapnikusisaldus väheneb 11-13%-ni, tekivad hapnikuvaeguse nähtused. 7-8% hapnikusisaldus võib põhjustada surma. Süsinikdioksiid - värvitu ja lõhnatu, tekib hingamise ja lagunemise, kütuse põlemise käigus. Atmosfääris on see 0,04% ja tööstuspiirkondades - 0,05-0,06%. Suure rahvahulga korral võib see tõusta 0,6–0,8%-ni. 1-1,5% süsinikdioksiidi sisaldusega õhu pikaajalisel sissehingamisel täheldatakse heaolu halvenemist ja 2-2,5% - patoloogilisi muutusi. 8-10% teadvusekaotuse ja surma korral on õhus rõhk, mida nimetatakse atmosfääri- või baromeetriliseks. Seda mõõdetakse elavhõbeda millimeetrites (mm Hg), hektopaskalites (hPa), millibaarides (mb). Normaalrõhuks loetakse atmosfäärirõhku merepinnal laiuskraadil 45˚ ja õhutemperatuuril 0˚С. See võrdub 760 mm Hg. (Siseõhk loetakse ebakvaliteetseks, kui see sisaldab 1% süsihappegaasi. Seda väärtust võetakse ruumide ventilatsiooni projekteerimisel ja paigaldamisel arvutuslikuks väärtuseks.

Õhusaaste. Süsinikoksiid on värvitu ja lõhnatu gaas, mis tekib kütuse mittetäieliku põlemise käigus ja siseneb atmosfääri koos sisepõlemismootorite tööstusheidete ja heitgaasidega. Megalinnades võib selle kontsentratsioon ulatuda kuni 50-200 mg/m3. Tubaka suitsetamisel satub kehasse vingugaas. Süsinikoksiid on vere- ja üldine mürgine mürk. See blokeerib hemoglobiini, see kaotab võime kanda hapnikku kudedesse. Äge mürgistus tekib siis, kui vingugaasi kontsentratsioon õhus on 200-500 mg/m3. Sel juhul on peavalu, üldine nõrkus, iiveldus, oksendamine. Maksimaalne lubatud kontsentratsioon on keskmine päevane 0 1 mg/m3, ühekordne - 6 mg/m3. Õhk võib olla saastatud vääveldioksiidi, tahma, vaiguliste ainetega, lämmastikoksiidide, süsinikdisulfiidiga.

Mikroorganismid. Väikestes kogustes on nad alati õhus, kuhu need koos mullatolmuga kaasa kantakse. Atmosfääri sattunud nakkushaiguste mikroobid surevad kiiresti. Epidemioloogilistes suhetes on eriti ohtlik eluruumide ja spordirajatiste õhk. Näiteks maadlussaalides jälgitakse mikroobide sisaldust kuni 26 000 1 m3 õhus. Sellises õhus levivad aerogeensed infektsioonid väga kiiresti.

Tolm See on kerge tihe, mineraalse või orgaanilise päritoluga osake, mis satub tolmu kopsudesse, jääb seal püsima ja põhjustab erinevaid haigusi. Tööstuslik tolm (plii, kroom) võib põhjustada mürgistust. Linnades ei tohi tolmu olla üle 0,15 mg/m3 Spordiväljakuid tuleb regulaarselt kasta, haljasalaga, läbi viia märgpuhastus. Kõigile atmosfääri saastavatele ettevõtetele on kehtestatud sanitaarkaitsevööndid. Vastavalt ohuklassile on need erineva suurusega: 1. klassi ettevõtetele - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m. Spordirajatiste paigutamisel ettevõtete lähedusse on vaja arvestada tuuleroosi, sanitaarkaitsealasid, õhusaasteastet jne.

Üheks oluliseks õhukeskkonna kaitse meetmeks on ennetav ja jooksev sanitaarjärelevalve ning süstemaatiline atmosfääriõhu seisundi monitooring. Seda toodetakse automatiseeritud seiresüsteemi abil.

Puhas atmosfääriõhk Maa pinna lähedal on järgmise keemilise koostisega: hapnik - 20,93%, süsinikdioksiid - 0,03-0,04%, lämmastik - 78,1%, argoon, heelium, krüptoon 1%.

Väljahingatav õhk sisaldab 25% vähem hapnikku ja 100 korda rohkem süsihappegaasi.
Hapnik.Õhu kõige olulisem koostisosa. See tagab redoksprotsesside kulgemise organismis. Täiskasvanu puhkeolekus tarbib 12 liitrit hapnikku, füüsilisel tööl 10 korda rohkem. Veres on hapnik seotud hemoglobiiniga.

Osoon. Keemiliselt ebastabiilne gaas, mis on võimeline neelama päikese lühilainelist ultraviolettkiirgust, millel on kahjulik mõju kõigile elusolenditele. Osoon neelab Maalt tuleva pikalainelise infrapunakiirguse ja takistab seeläbi selle liigset jahtumist (Maa osoonikiht). UV-kiirguse mõjul laguneb osoon molekuliks ja hapnikuaatomiks. Osoon on bakteritsiidne aine vee desinfitseerimiseks. Looduses tekib see elektrilahenduste ajal, vee aurustumisel, ultraviolettkiirguse ajal, äikese ajal, mägedes ja okasmetsades.

Süsinikdioksiid. See moodustub inimeste ja loomade kehas toimuvate redoksprotsesside, kütuse põlemise, orgaaniliste ainete lagunemise tulemusena. Linnade õhus suureneb süsinikdioksiidi kontsentratsioon tööstusheidete tõttu - kuni 0,045%, eluruumides - kuni 0,6-0,85. Täiskasvanu eraldub puhkeolekus 22 liitrit süsihappegaasi tunnis ja füüsilise töö ajal - 2-3 korda rohkem. Inimese heaolu halvenemise märgid ilmnevad ainult 1-1,5% süsinikdioksiidi sisaldava õhu pikaajalisel sissehingamisel, väljendunud funktsionaalsetel muutustel - kontsentratsioonil 2-2,5% ja väljendunud sümptomitega (peavalu, üldine nõrkus, õhupuudus, südamepekslemine). , jõudluse langus) - 3-4%. Süsinikdioksiidi hügieeniline tähtsus seisneb selles, et see on üldise õhusaaste kaudne indikaator. Süsinikdioksiidi norm jõusaalides on 0,1%.

Lämmastik.Ükskõikne gaas toimib teiste gaaside lahjendina. Lämmastiku suurenenud sissehingamisel võib olla narkootiline toime.

Vingugaas. See moodustub orgaaniliste ainete mittetäieliku põlemise käigus. Ei oma värvi ega lõhna. Kontsentratsioon atmosfääris sõltub sõidukite liikluse intensiivsusest. Läbi kopsualveoolide verre tungides moodustab see karboksühemoglobiini, mille tulemusena kaotab hemoglobiin hapniku kandmise võime. Süsinikmonooksiidi maksimaalne lubatud keskmine ööpäevane kontsentratsioon on 1 mg/m3. Vingugaasi mürgised doosid õhus on 0,25-0,5 mg/l. Pikaajalisel kokkupuutel peavalu, minestamine, südamepekslemine.

Vääveldioksiid. See satub atmosfääri väävlirikaste kütuste (kivisüsi) põletamise tulemusena. See tekib väävlimaakide röstimisel ja sulatamisel, kangaste värvimisel. See ärritab silmade ja ülemiste hingamisteede limaskesti. Aistingu lävi on 0,002-0,003 mg / l. Gaasil on kahjulik mõju taimestikule, eriti okaspuudele.
Õhu mehaanilised lisandid olla suitsu, tahma, tahma, purustatud mullaosakeste ja muude tahkete ainete kujul. Õhu tolmusisaldus sõltub pinnase olemusest (liiv, savi, asfalt), selle sanitaarseisundist (kastmine, puhastamine), õhusaastest tööstusheidetega, ruumide sanitaarseisundist.

Tolm ärritab mehaaniliselt ülemiste hingamisteede limaskesti ja silmi. Tolmu süstemaatiline sissehingamine põhjustab hingamisteede haigusi. Nina kaudu hingates jääb kuni 40-50% tolmust kinni. Hügieeni seisukohalt on kõige ebasoodsam mikroskoopiline tolm, mis on pikka aega hõljuvas olekus. Tolmu elektrilaeng suurendab selle võimet kopsudesse tungida ja neis viibida. Tolm. pliid, arseeni, kroomi ja muid mürgiseid aineid sisaldav, põhjustab tüüpilisi mürgistusnähtusi ja mitte ainult sissehingamisel, vaid ka läbi naha ja seedetrakti. Tolmuses õhus väheneb oluliselt päikesekiirguse intensiivsus ja õhu ionisatsioon. Et vältida tolmu kahjulikku mõju kehale, suunatakse elamud õhusaasteainete eest tuulepoolsest küljest. Nende vahele on paigutatud sanitaarkaitsetsoonid laiused 50-1000 m ja rohkem. Eluruumides süstemaatiline märgpuhastus, ruumide tuulutamine, jalanõude ja üleriiete vahetus, mittetolmunud pinnase kasutamine ja avatud aladel kastmine.

õhu mikroorganismid. Bakteriaalne õhusaaste, aga ka muud keskkonnaobjektid (vesi, pinnas) on epidemioloogilises mõttes ohtlikud. Õhus on mitmesuguseid mikroorganisme: bakterid, viirused, hallitusseened, pärmirakud. Kõige levinum on nakkuste edasikandumise viis õhu kaudu: õhku satub suur hulk mikroobe, mis hingates tervete inimeste hingamisteedesse. Näiteks valjul rääkimisel ja veelgi enam köhimisel ja aevastamisel pihustatakse väikseimad tilgad 1-1,5 m kaugusele ja levivad õhuga 8-9 m kaugusele. Need tilgad võivad suspensioonis olla 4-5 tundi , kuid enamasti laheneb 40-60 minutiga. Tolmus püsivad gripiviirused ja difteeriabatsillid elujõulised 120–150 päeva. Tuntud on seos: mida rohkem on siseõhus tolmu, seda rikkalikum on selles mikrofloora sisaldus.

Sa ei saa seda puudutada, sa ei näe seda ja Peaasi, mida me talle võlgneme, on elu. Muidugi ei hõivanud see õhk iga rahva folklooris viimast kohta. Kuidas antiikaja inimesed seda ette kujutasid ja mis see tegelikult on - sellest kirjutan allpool.

Gaasid, millest õhk koosneb

Looduslik gaaside segu nimetatakse õhuks. Vaevalt saab alahinnata selle vajalikkust ja tähtsust elavatele – sellel on oluline roll oksüdatiivsed protsessid, millega kaasneb kõigele elusolendile vajaliku energia vabanemine. Teadlased suutsid katsete abil kindlaks teha selle täpse koostise, kuid peamine, mida tuleb mõista, on see ei ole homogeenne aine, vaid gaasisegu. Umbes 99% koostisest on hapniku ja lämmastiku segu ning üldiselt õhk moodustab atmosfääri meie planeet. Seega koosneb segu järgmistest gaasidest:

• metaan;
• krüptoon;
• heelium;
• ksenoon;
• vesinik;
• neoon;
• süsinikdioksiid;
• hapnik;
• lämmastik;
• argoon.

Tuleb märkida, et koostis ei ole konstantne ja võivad saiditi oluliselt erineda. Näiteks suurlinnu iseloomustab kõrge süsihappegaasi sisaldus. Mägedes jälgitakse alandatud hapniku tase, kuna see gaas on lämmastikust raskem ja selle tõusmisel selle tihedus väheneb. Teadus ütleb, et koostis võib planeedi erinevates osades erineda 1% kuni 4% iga gaasi kohta.

Lisaks gaaside protsendile iseloomustavad õhku järgmised parameetrid:

• niiskus;
• temperatuur;
• survet.

Õhk on pidevas liikumises, moodustades vertikaalseid vooge. Horisontaalne – tuuled sõltuvad teatud looduslikest tingimustest, seetõttu võivad neil olla erinevad kiiruse, tugevuse ja suuna omadused.

Õhk folklooris

Legendid igast rahvusest anda õhku mõned "elavad" omadused. Reeglina olid selle elemendi vaimud tabamatud ja nähtamatud olendid. Legendi järgi on nad asustatud mäetipud või pilved, ja erines eelsoodumuse poolest isiku suhtes. Nemad olid need, kes mõtlesid lõi lumehelbeid ja kogus pilvi pilvedesse, tuulte käes üle taeva lennates.

Egiptlased pidasid õhku elu sümbol ja indiaanlased uskusid seda Brahma väljahingamine – elu, ja sissehingamine vastavalt - surm. Mis puutub slaavlastesse, siis õhk (tuul) oli selle rahva legendides peaaegu kesksel kohal. Ta suutis väikseid taotlusi kuulda ja mõnikord isegi täita. Siiski ei olnud ta alati lahke, mõnikord rääkis kurjade jõudude poolel. kurja ja ettearvamatu hulkuri näol.

Õhk on looduslik gaaside segu

Sõna "õhk" peale tuleb enamikule meist tahes-tahtmata meelde, võib-olla mõnevõrra naiivne võrdlus: õhk on see, mida me hingame. Tõepoolest, vene keele etümoloogiline sõnaraamat näitab, et sõna "õhk" on laenatud kirikuslaavi keelest: "ohkamine". Bioloogilisest vaatepunktist on õhk seetõttu hapniku kaudu elu säilitamise vahend. Õhu koostis ei pruugi sisaldada hapnikku – elu areneks ikkagi anaeroobsel kujul. Kuid õhu täielik puudumine välistab ilmselt mis tahes organismide olemasolu.

Füüsikute jaoks on õhk eelkõige maa atmosfäär ja maad ümbritsev gaasiümbris.

Ja mis on keemiast õhk ise?

Teadlastel kulus palju jõudu, tööd ja kannatlikkust, et lahti harutada seda looduse saladust, et õhk ei ole iseseisev aine, nagu arvati enam kui 200 aastat tagasi, vaid see on keerukas gaaside segu. Teadlane-kunstnik Leonardo da Vinci rääkis esimest korda õhu keerulisest koostisest (XV sajand).

Umbes 4 miljardit aastat tagasi koosnes Maa atmosfäär peamiselt süsihappegaasist. Järk-järgult lahustus see vees, reageeris kivimitega, moodustades kaltsiumi ja magneesiumi karbonaate ja vesinikkarbonaate. Roheliste taimede tulekuga hakkas see protsess kulgema palju kiiremini. Inimese ilmumise ajaks oli taimedele nii vajalikku süsihappegaasi juba vähemaks jäänud. Selle kontsentratsioon õhus oli enne tööstusrevolutsiooni vaid 0,029%. 1,5 Ma jooksul suurenes hapnikusisaldus järk-järgult.

Õhu keemiline koostis

Komponendid
	Mahu järgi	Kaalu järgi
Lämmastik ( N 2)	78,09	75,50
Hapnik (O 2)	20,95	23,10
Väärisgaasid (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, enamasti argoon)	0,94
Süsinikoksiid (IV) - süsinikdioksiid	0,03	0,046

Esimest korda määras õhu kvantitatiivse koostise prantsuse teadlane Antoine Laurent Lavoisier. Oma kuulsa 12-päevase katse tulemuste põhjal järeldas ta, et kogu õhk koosneb hingamiseks ja põlemiseks sobivast hapnikust ning lämmastikust, eluta gaasist, vahekorras 1/5 ja 4/5 õhust. vastavalt helitugevust. Ta kuumutas metallist elavhõbedat ahjus retordis 12 päeva. Retordi ots toodi kella alla, pandi elavhõbedaga anumasse. Selle tulemusena tõusis elavhõbeda tase kellas umbes 1/5 võrra. Retordis oleva elavhõbeda pinnale tekkis oranži värvi aine, elavhõbeoksiid. Kella alla jäänud gaas oli hingamatu. Teadlane tegi ettepaneku nimetada "elutähtis õhk" ümber "hapnikuks", kuna hapnikus põletamisel muutub enamik aineid hapeteks ja "lämmatav õhk" "lämmastikuks", kuna. see ei toeta elu, kahjustab elu.

Lavoisieri kogemus

Õhu kvalitatiivset koostist saab tõestada järgmise katsega.

Õhu põhikomponent on meie jaoks hapnik, seda on õhus 21 mahuprotsenti. Hapnik lahjendatakse suure koguse lämmastikuga - 78% õhu mahust ja suhteliselt väikese koguse inertsete väärisgaasidega - umbes 1%. Õhk sisaldab ka muutuvaid komponente – vingugaasi (IV) ehk süsihappegaasi ja veeauru, mille hulk sõltub erinevatest põhjustest. Need ained sisenevad atmosfääri loomulikult. Vulkaanipursked paiskavad atmosfääri vääveldioksiidi, vesiniksulfiidi ja elementaarset väävlit. Tolmutormid aitavad kaasa tolmu ilmumisele õhku. Lämmastikoksiidid satuvad atmosfääri ka elektriliste äikeselahenduste käigus, mille käigus õhus olev lämmastik ja hapnik omavahel reageerivad, või mullabakterite tegevuse tulemusena, mis võivad nitraatidest lämmastikoksiide vabastada; sellele kaasa aidata ning metsatulekahjud ja turbarabade põletamine. Orgaaniliste ainete hävimisprotsessidega kaasneb erinevate gaasiliste väävliühendite moodustumine. Õhus olev vesi määrab selle niiskuse. Teistel ainetel on negatiivne roll: nad saastavad atmosfääri. Näiteks on ookeanide ja merede pinnast kõrgemal olevate linnade õhus palju süsihappegaasi, kus puudub rohelus, veeaur. Õhk sisaldab vähesel määral vääveloksiidi (IV) või vääveldioksiidi, ammoniaaki, metaani, lämmastikoksiidi (I) või dilämmastikoksiidi, vesinikku. Nendest on eriti küllastunud õhk tööstusettevõtete, gaasi- ja naftaväljade või vulkaanide läheduses. Ülemistes atmosfäärikihtides on veel üks gaas - osoon. Õhus lendab ka mitmesugust tolmu, mida võime kergesti märgata kõrvalt vaadates õhukest valgusvihku, mis langeb kardina tagant pimedasse ruumi.

Õhu püsivad gaasid:

· Hapnik

· Lämmastik

· inertgaasid

Õhu muutuva koostisega gaasid:

· Süsinikoksiid (IV)

· Osoon

· muud

Järeldus.

1. Õhk on gaasiliste ainete looduslik segu, milles igal ainel on ja säilivad oma füüsikalised ja keemilised omadused, seega saab õhku eraldada.

2. Õhk on värvitu gaasiline lahus, tihedus - 1,293 g / l, temperatuuril -190 0 C muutub see vedelaks. Vedel õhk on sinakas vedelik.

3. Elusorganismid on tihedalt seotud õhu ainetega, millel on neile teatud mõju. Ja samal ajal mõjutavad seda elusorganismid, kes täidavad teatud funktsioone: redoks - oksüdeerivad näiteks süsivesikuid süsinikdioksiidiks ja taastavad selle süsivesikuteks; gaas – neelavad ja eraldavad gaase.

Seega on elusorganismid loodud minevikus ja säilitada atmosfääri meie planeedil miljoneid aastaid.

Õhusaaste - uute mitteiseloomulike füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste ainete sattumine atmosfääriõhku või nende ainete loodusliku keskmise pikaajalise kontsentratsiooni muutumine selles.

Fotosünteesi käigus eemaldatakse atmosfäärist süsihappegaas ning hingamis- ja mädanemisprotsessides suunatakse see tagasi. Planeedi evolutsiooni käigus tekkinud tasakaal nende kahe gaasi vahel hakkas häiruma, eriti 20. sajandi teisel poolel, mil hakkas suurenema inimese mõju loodusele. Seni on loodus selle tasakaalu rikkumistega toime tulnud tänu ookeaniveele ja selle vetikatele. Kui kaua aga loodusjõud kestavad?

Skeem. Õhusaaste

Peamised õhusaasteained Venemaal

Autode arv kasvab pidevalt, eriti suurtes linnades, kasvab kahjulike ainete õhkupaiskumine. Autode "südametunnistusel" 60% kahjulike ainete heitkogustest linnas!
Venemaa soojuselektrijaamad paiskavad atmosfääri kuni 30% saasteaineid ja veel 30% on tööstuse panus (must- ja värviline metallurgia, nafta tootmine ja nafta rafineerimine, keemiatööstus ja ehitusmaterjalide tootmine). Looduslike allikate õhusaaste tase on taust ( 31–41% ), muutub see aja jooksul vähe ( 59–69% ). Praeguseks on inimtekkelise atmosfäärireostuse probleem omandanud globaalse iseloomu. Millised saasteained, mis on ohtlikud kõigile elusolenditele, satuvad atmosfääri? Need on kaadmium, plii, elavhõbe, arseen, vask, tahm, merkaptaanid, fenool, kloor, väävel- ja lämmastikhape ning muud ained. Tulevikus uurime mõnda neist ainetest, õpime nende füüsikalisi ja keemilisi omadusi ning räägime neis peituvast hävitavast jõust meie tervisele.

Venemaa planeedi keskkonnareostuse ulatus

Millistes maailma riikides on õhk sõidukite heitgaasidest kõige enam saastatud?
Suurim heitgaaside õhusaaste oht ähvardab võimsa sõidukipargiga riike. Näiteks Ameerika Ühendriikides tekitavad mootorsõidukid ligikaudu 1/2 kõigist kahjulikest atmosfääri paisatavatest heitkogustest (aastas kuni 50 miljonit tonni). Lääne-Euroopa autopark paiskab aastas õhku kuni 70 miljonit tonni kahjulikke aineid ja näiteks Saksamaal moodustab 30 miljonit autot 70% kahjulike heitmete koguhulgast. Venemaal raskendab olukorda asjaolu, et kasutusel olevad sõidukid vastavad keskkonnastandarditele vaid 14,5%.
See saastab atmosfääri ja õhutransporti paljude tuhandete lennukite heitgaasidega. Ekspertide hinnangul satub globaalse sõidukipargi (mis on umbes 500 miljonit mootorit) tegevuse tulemusena atmosfääri aastas ainuüksi 4,5 miljardit tonni süsinikdioksiidi.
Miks on need saasteained ohtlikud? Raskmetallid - plii, kaadmium, elavhõbe - avaldavad kahjulikku mõju inimese närvisüsteemile, vingugaas - vere koostisele; vääveldioksiid reageerib vihma- ja lumeveega, moodustades hapet ja põhjustab happevihmasid. Mis on nende reostuste ulatus? Peamised happevihmade leviku piirkonnad on USA, Lääne-Euroopa, Venemaa. Viimasel ajal tuleks nende hulka arvata ka Jaapani, Hiina, Brasiilia ja India tööstuspiirkonnad. Piiriülese looduse mõiste on seotud happeliste sademete levikuga – nende tekkealade ja sadenemisalade vaheline kaugus võib olla sadu või isegi tuhandeid kilomeetreid. Näiteks Skandinaavia lõunaosa happevihmade peamiseks "süüdlaseks" on Suurbritannia, Belgia, Hollandi ja Saksamaa tööstuspiirkonnad. Kanadas Ontario ja Quebeci provintsides kanduvad happevihmad üle USA naaberpiirkondadest. Venemaa territooriumil kannavad need sademed Euroopast läänetuulega.
Ebasoodne ökoloogiline olukord on kujunenud Hiina kirdeosas, Jaapani Vaikse ookeani tsoonis, Mexico City, Sao Paulo ja Buenos Airese linnades. Venemaal ületas 1993. aastal 231 linnas, kus elab kokku 64 miljonit inimest, kahjulike ainete sisaldus õhus normi. 86 linnas elab 40 miljonit inimest tingimustes, kus reostus ületab normi 10 korda. Nende linnade hulgas on Brjansk, Tšerepovets, Saratov, Ufa, Tšeljabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznetsk, Norilsk, Rostov. Kahjulike heitmete hulga poolest on Venemaal esikohal Uurali piirkond. Nii et Sverdlovski oblastis ei vasta atmosfääri seisund standarditele 20 territooriumil, kus elab 60% elanikkonnast. Tšeljabinski oblastis Karabaši linnas paiskab vasesulatus igal aastal iga elaniku kohta atmosfääri 9 tonni kahjulikke ühendeid. Siin on vähi esinemissagedus 338 juhtu 10 000 elaniku kohta.
Murettekitav olukord on kujunenud ka Volga piirkonnas, Lääne-Siberi lõunaosas, Kesk-Venemaal. Uljanovskis, Venemaa keskmisest rohkem, põevad inimesed ülemiste hingamisteede haigusi. Alates 1970. aastast on haigestumus kopsuvähki kasvanud 20 korda ning imikute suremus on linnas Venemaa üks kõrgemaid.
Dzeržinski linnas on piiratud alale koondunud suur hulk keemiaettevõtteid. Viimase 8 aasta jooksul on siin atmosfääri sattunud 60 tugevatoimelist mürgist ainet, mis on põhjustanud hädaolukordi, mis mõnel juhul on lõppenud inimeste surmaga. Volga piirkonnas langeb linnaelanikele aastas kuni 300 tuhat tonni tahma, tuhka, tahma, süsinikoksiide. Moskva on õhusaaste kogutasemelt Venemaa linnade seas 15. kohal.

Atmosfääriõhu gaasiline koostis

Meie hingatava õhu gaasiline koostis on 78% lämmastikku, 21% hapnikku ja 1% muid gaase. Kuid suurte tööstuslinnade õhkkonnas rikutakse seda suhet sageli. Märkimisväärse osa moodustavad ettevõtete ja sõidukite heitgaasidest põhjustatud kahjulikud lisandid. Autotransport toob atmosfääri palju lisandeid: teadmata koostisega süsivesinikke, benso (a) püreeni, süsihappegaasi, väävli- ja lämmastikuühendeid, pliid, süsinikmonooksiidi.

Atmosfäär koosneb mitmete gaaside – õhu – segust, milles on suspendeeritud kolloidsed lisandid – tolm, tilgad, kristallid jne. Atmosfääriõhu koostis muutub kõrgusega vähe. Alates umbes 100 km kõrguselt ilmub aga molekulide dissotsiatsiooni tulemusena koos molekulaarse hapniku ja lämmastikuga ka aatomi hapnik ning algab gaaside gravitatsiooniline eraldumine. Üle 300 km on atmosfääris ülekaalus aatomhapnik, üle 1000 km - heelium ja seejärel aatomi vesinik. Atmosfääri rõhk ja tihedus vähenevad kõrgusega; umbes pool atmosfääri kogumassist on koondunud alumisse 5 km, 9/10 - alumisse 20 km ja 99,5% - alumisse 80 km. Umbes 750 km kõrgusel langeb õhutihedus 10-10 g/m3 (kui maapinna lähedal on see umbes 103 g/m3), kuid ka nii madalast tihedusest piisab aurorade tekkeks. Atmosfääril puudub terav ülemine piir; selle koostises olevate gaaside tihedus

Atmosfääriõhu koostis, mida igaüks meist hingab, sisaldab mitmeid gaase, millest peamised on: lämmastik (78,09%), hapnik (20,95%), vesinik (0,01%) süsinikdioksiid (süsinikdioksiid) (0,03%) ja inertsed gaasid. gaasid (0,93%). Lisaks on õhus alati teatud kogus veeauru, mille kogus muutub alati koos temperatuuriga: mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on aurusisaldus ja vastupidi. Õhus oleva veeauru koguse kõikumise tõttu on ka gaaside osakaal selles muutuv. Kõik õhus olevad gaasid on värvitud ja lõhnatud. Õhu kaal ei sõltu mitte ainult temperatuurist, vaid ka veeauru sisaldusest selles. Samal temperatuuril on kuiva õhu mass suurem kui niiske õhu oma, sest veeaur on palju kergem kui õhuaur.

Tabelis on näidatud atmosfääri gaasi koostis mahulise massi suhtena, samuti põhikomponentide eluiga:

Komponent	% mahust	massiprotsent
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
Ta	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

Atmosfääriõhku moodustavate gaaside omadused muutuvad rõhu all.

Näiteks: rohkem kui 2 atmosfääri rõhu all olev hapnik avaldab kehale mürgist mõju.

Üle 5 atmosfääri rõhu all olev lämmastik on narkootilise toimega (lämmastikumürgitus). Kiire tõus sügavusest põhjustab dekompressioonihaigust, mis on tingitud lämmastikumullide kiirest vabanemisest verest, justkui vahutades.

Süsinikdioksiidi sisalduse suurenemine üle 3% hingamisteede segus põhjustab surma.

Iga õhu osa, mis on osa õhust, muutub rõhu tõusuga teatud piirini mürgiks, mis võib keha mürgitada.

Atmosfääri gaasilise koostise uuringud. atmosfääri keemia

Suhteliselt noore teadusharu, mida nimetatakse atmosfäärikeemiaks, kiire arengu ajaloo jaoks sobib kõige paremini kiirspordis kasutatav termin “spurt” (vise). Stardipüstoli lask oli võib-olla kaks artiklit, mis avaldati 1970. aastate alguses. Nad käsitlesid stratosfääri osooni võimalikku hävitamist lämmastikoksiidide – NO ja NO 2 – toimel. Esimene kuulus tulevasele Nobeli preemia laureaadile ja seejärel Stockholmi ülikooli töötajale P. Krutzenile, kes pidas stratosfääris tõenäoliseks lämmastikoksiidide allikaks looduslikult esinevat dilämmastikoksiidi N 2 O, mis laguneb päikesevalguse toimel. Teise artikli autor, California ülikooli Berkeley ülikooli keemik G. Johnston väitis, et lämmastikoksiidid tekivad stratosfääri inimtegevuse tagajärjel, nimelt kõrgetasemeliste reaktiivmootorite põlemisproduktide emissiooni tõttu. kõrgusega lennukid.

Loomulikult ei tekkinud ülaltoodud hüpoteesid nullist. Vähemalt atmosfääriõhu põhikomponentide – lämmastiku, hapniku, veeauru jne molekulide – suhe oli teada palju varem. Juba XIX sajandi teisel poolel. Euroopas tehti pinnaõhu osoonikontsentratsiooni mõõtmised. Inglise teadlane S. Chapman avastas 1930. aastatel osooni tekkemehhanismi puhtalt hapnikuga atmosfääris, mis näitab hapnikuaatomite ja molekulide vastastikmõjude kogumit, aga ka osooni olemasolu muude õhukomponentide puudumisel. 1950. aastate lõpus näitasid rakettide meteoroloogilised mõõtmised aga, et stratosfääris oli palju vähem osooni, kui Chapmani reaktsioonitsükli järgi peaks olema. Kuigi see mehhanism on tänapäevani põhiline, sai selgeks, et on ka teisi protsesse, mis on samuti aktiivselt seotud atmosfääriosooni moodustumisega.

Tasub mainida, et 1970. aastate alguseks saadi atmosfäärikeemia vallas teadmised peamiselt üksikute teadlaste jõupingutuste kaudu, kelle uurimistööd ei ühendanud ükski ühiskondlikult oluline kontseptsioon ja olid enamasti puhtalt akadeemilise iseloomuga. Teine asi on Johnstoni töö: tema arvutuste kohaselt võiks 500 lennukit, mis lendavad 7 tundi päevas, vähendada stratosfääri osooni kogust vähemalt 10%! Ja kui need hinnangud oleksid õiglased, muutuks probleem kohe sotsiaal-majanduslikuks, kuna sel juhul tuleks kõiki ülehelikiirusega transpordilennunduse ja sellega seotud infrastruktuuri arendamise programme oluliselt kohandada ja võib-olla isegi sulgeda. Lisaks tekkis esimest korda tõesti küsimus, et inimtekkeline tegevus võib põhjustada mitte lokaalse, vaid globaalse kataklüsmi. Loomulikult vajas teooria praeguses olukorras väga karmi ja samas kiiret kontrollimist.

Tuletame meelde, et ülaltoodud hüpoteesi olemus seisnes selles, et lämmastikoksiid reageerib osooniga NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, seejärel reageerib selles reaktsioonis moodustunud lämmastikdioksiid hapnikuaatomiga NO 2 + O ® NO + O 2, taastades seeläbi NO olemasolu atmosfääris, samas kui osooni molekul kaob pöördumatult. Sel juhul korratakse sellist reaktsioonipaari, mis moodustab osooni hävitamise lämmastiku katalüütilise tsükli, kuni mis tahes keemilised või füüsikalised protsessid viivad lämmastikoksiidide eemaldamiseni atmosfäärist. Näiteks NO 2 oksüdeeritakse lämmastikhappeks HNO 3, mis on vees hästi lahustuv ja seetõttu eemaldatakse see atmosfäärist pilvede ja sademetega. Lämmastiku katalüütiline tsükkel on väga tõhus: üks NO-molekul suudab atmosfääris viibimise ajal hävitada kümneid tuhandeid osoonimolekule.

Kuid nagu teate, ei tule probleemid üksi. Peagi avastasid USA ülikoolide – Michigani (R. Stolyarsky ja R. Cicerone) ja Harvardi (S. Wofsi ja M. McElroy) – spetsialistid, et osoonil võib olla veelgi halastamatum vaenlane – klooriühendid. Nende hinnangul oli osooni hävitamise kloori katalüütiline tsükkel (reaktsioonid Cl + O 3 ® ClO + O 2 ja ClO + O ® Cl + O 2) mitu korda tõhusam kui lämmastiku oma. Ainus põhjus ettevaatlikuks optimismiks oli see, et looduslikult esineva kloori kogus atmosfääris on suhteliselt väike, mis tähendab, et selle mõju osoonile ei pruugi olla liiga tugev. Olukord aga muutus dramaatiliselt, kui 1974. aastal leidsid California ülikooli töötajad Irvine'is S. Rowland ja M. Molina, et stratosfääris leiduva kloori allikaks on klorofluorosüsivesinike ühendid (CFC), mida kasutatakse laialdaselt külmutusseadmetes. ühikud, aerosoolpakendid jne. Kuna need ained on mittesüttivad, mittetoksilised ja keemiliselt passiivsed, kanduvad need ained tõusvate õhuvoolude toimel aeglaselt maapinnalt stratosfääri, kus päikesevalguse toimel nende molekulid hävivad, mille tulemusena vabanevad vabad klooriaatomid. 1930. aastatel alanud freoonide tööstuslik tootmine ja nende eraldumine atmosfääri suurenes pidevalt kõigil järgnevatel aastatel, eriti 70ndatel ja 80ndatel. Seega on teoreetikud väga lühikese aja jooksul tuvastanud kaks atmosfääri keemia probleemi, mis on põhjustatud intensiivsest inimtegevusest tingitud saastatusest.

Väljapakutud hüpoteeside elujõulisuse kontrollimiseks oli aga vaja täita palju ülesandeid.

Esiteks, laiendada laboriuuringuid, mille käigus oleks võimalik määrata või selgitada atmosfääriõhu erinevate komponentide vaheliste fotokeemiliste reaktsioonide kiirusi. Peab ütlema, et nende kiiruste tollal eksisteerinud väga nappidel andmetel oli ka parajalt (kuni mitusada protsenti) viga. Lisaks ei vastanud mõõtmiste tegemise tingimused reeglina palju atmosfääri tegelikkusele, mis suurendas viga tõsiselt, kuna enamiku reaktsioonide intensiivsus sõltus temperatuurist ja mõnikord ka rõhust või atmosfääriõhust. tihedus.

Teiseks uurida laboritingimustes intensiivselt mitmete väikeste atmosfäärigaaside kiirgus-optilisi omadusi. Päikese ultraviolettkiirgus (fotolüüsireaktsioonides) hävitab märkimisväärse hulga atmosfääriõhu komponentide molekule, nende hulgas ei ole mitte ainult ülalmainitud CFC-d, vaid ka molekulaarne hapnik, osoon, lämmastikoksiidid ja paljud teised. Seetõttu olid iga fotolüüsireaktsiooni parameetrite hinnangud sama vajalikud ja olulised atmosfääri keemiliste protsesside korrektseks reprodutseerimiseks kui ka erinevate molekulide vaheliste reaktsioonide kiirused.