Postotak plinova u zraku. Zrak: što dišemo? Koja je razina kisika optimalna za život

Atmosferski zrak je mješavina raznih plinova. Sadrži stalne komponente atmosfere (kisik, dušik, ugljični dioksid), inertne plinove (argon, helij, neon, kripton, vodik, ksenon, radon), male količine ozona, dušikovog oksida, metana, joda, vodene pare, kao npr. kao i u različitim količinama, razne nečistoće prirodnog podrijetla i onečišćenja koja su posljedica ljudskih proizvodnih aktivnosti.

Kisik (O2) je najvažniji dio zraka za čovjeka. Neophodan je za provođenje oksidativnih procesa u tijelu. U atmosferskom zraku sadržaj kisika je 20,95%, u zraku koji izdahne osoba - 15,4-16%. Njegovo smanjenje atmosferskog zraka na 13-15% dovodi do kršenja fizioloških funkcija, a na 7-8% - do smrti.

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

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

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

Povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u udahnutom zraku do 0,2% uzrokuje slabost osobe, kod 3-4% javlja se uzbuđeno stanje, glavobolja, tinitus, lupanje srca, usporavanje pulsa, a kod 8% postoji je teško trovanje, gubitak svijesti i smrt dolazi.

U posljednje vrijeme povećava se koncentracija ugljičnog dioksida u zraku industrijskih gradova kao posljedica intenzivnog onečišćenja zraka produktima izgaranja goriva. Povećanje CO2 u atmosferskom zraku dovodi do pojave otrovnih magla u gradovima i "efekta staklenika" povezanog s kašnjenjem toplinskog zračenja zemlje ugljičnim dioksidom.

Povećanje sadržaja CO2 iznad utvrđene norme ukazuje na opće pogoršanje sanitarnog stanja zraka, budući da se uz ugljični dioksid mogu nakupljati i druge otrovne tvari, može se pogoršati režim ionizacije, povećati prašinom i mikrobnom kontaminacijom.

Ozon (O3). Njegova glavna količina bilježi se na razini od 20-30 km od površine Zemlje. Površinski slojevi atmosfere sadrže zanemarivu količinu ozona - ne više od 0,000001 mg/l. Ozon štiti žive organizme na Zemlji od štetnog djelovanja kratkovalnog ultraljubičastog zračenja i istovremeno apsorbira dugovalno infracrveno zračenje koje izlazi iz Zemlje, štiteći je od pretjeranog 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 zraka. Međutim, nedavno je utvrđeno da ozon nastaje kao rezultat fotokemijskih reakcija tijekom stvaranja smoga, pa se otkrivanje ozona u atmosferskom zraku velikih gradova smatra pokazateljem njegovog onečišćenja.

Inertni plinovi – nemaju izražen higijenski i fiziološki značaj.

Gospodarska i industrijska djelatnost čovjeka izvor je onečišćenja zraka raznim plinovitim nečistoćama i suspendiranim česticama. Povećan sadržaj štetnih tvari u atmosferi i unutarnjem zraku negativno utječe na ljudsko tijelo. U tom smislu najvažniji je higijenski zadatak reguliranje njihovog dopuštenog sadržaja u zraku.

Sanitarno-higijensko stanje zraka obično se ocjenjuje maksimalno dopuštenim koncentracijama (MPC) štetnih tvari u zraku radnog prostora.

MPC štetnih tvari u zraku radnog prostora je koncentracija koja tijekom dnevnog 8-satnog rada, ali ne više od 41 sat tjedno, tijekom cjelokupnog radnog staža ne uzrokuje bolesti ili odstupanja u zdravstvenom stanju sadašnje i sljedeće generacije. Odrediti prosječnu dnevnu i maksimalnu jednokratnu MPC (radnja do 30 minuta u zraku radnog prostora). MPC za istu tvar može biti različit ovisno o trajanju njezine izloženosti ljudima.

U prehrambenim poduzećima glavni uzroci onečišćenja zraka štetnim tvarima su kršenja tehnološkog procesa i izvanredne situacije (kanalizacija, ventilacija itd.).

Higijenske opasnosti u zraku u zatvorenom prostoru su ugljični monoksid, amonijak, sumporovodik, sumporov dioksid, prašina itd., kao i onečišćenje zraka mikroorganizmima.

Ugljični monoksid (CO) je plin bez mirisa i boje koji ulazi u zrak kao produkt nepotpunog izgaranja tekućih i krutih goriva. Izaziva akutna trovanja pri koncentraciji zraka 220-500 mg/m3 i kronična trovanja pri stalnom udisanju koncentracije 20-30 mg/m3. Prosječna dnevna MPC ugljičnog monoksida u atmosferskom zraku je 1 mg/m3, u zraku radnog područja - od 20 do 200 mg/m3 (ovisno o trajanju rada).

Sumporov dioksid (S02) je najčešći zagađivač zraka, budući da se sumpor nalazi u raznim gorivima. Ovaj plin ima opće toksično djelovanje i uzrokuje bolesti dišnog sustava. Nadražujuće djelovanje plina se otkriva kada je njegova koncentracija u zraku veća od 20 mg/m3. U atmosferskom zraku prosječna dnevna najveća dopuštena koncentracija sumporovog dioksida je 0,05 mg/m3, u zraku radnog područja - 10 mg/m3.

Sumporovodik (H2S) - obično ulazi u atmosferski zrak s otpadom iz kemijskih, rafinerija nafte i metalurških postrojenja, a također nastaje i može zagađivati ​​zrak u zatvorenom prostoru kao rezultat raspadanja otpada hrane i proteinskih proizvoda. Sumporovodik 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 dopuštena koncentracija sumporovodika je 0,008 mg/m3, u zraku radnog područja - do 10 mg/m3.

Amonijak (NH3) - akumulira se u zraku zatvorenih prostora tijekom raspadanja proteinskih proizvoda, kvarova rashladnih uređaja s hlađenjem amonijakom, u slučaju nesreća u kanalizacijskim objektima itd. Toksičan je za tijelo.

Akrolein je produkt razgradnje masti tijekom toplinske obrade, što u industrijskim uvjetima može uzrokovati alergijske bolesti. MPC u radnom području - 0,2 mg/m3.

Policiklički aromatski ugljikovodici (PAH) - zabilježen je njihov odnos s razvojem malignih novotvorina. Najčešći i najaktivniji od njih je 3-4-benz (a) piren, koji se oslobađa tijekom izgaranja goriva: ugljena, nafte, benzina, plina. Maksimalna količina 3-4-benzo(a)pirena oslobađa se tijekom izgaranja ugljena, minimalna - tijekom izgaranja plina. U pogonima za preradu hrane dugotrajna uporaba pregrijane masti može biti izvor onečišćenja zraka PAH-om. Prosječna dnevna MPC cikličkih aromatskih ugljikovodika u atmosferskom zraku ne smije biti veća od 0,001 mg/m3.

Mehaničke nečistoće - prašina, čestice tla, dim, pepeo, čađa. Prašina se povećava s nedovoljnim uređenjem teritorija, neuređenim pristupnim cestama, kršenjem prikupljanja i uklanjanja proizvodnog otpada, kao i kršenjem sanitarnog režima za čišćenje prostorija (suho ili nepravilno mokro čišćenje itd.). Osim toga, sadržaj prašine u prostorijama povećava se s kršenjem uređaja i rada ventilacije, odlukama o planiranju (na primjer, s nedovoljnom izolacijom smočnice povrća od proizvodnih radionica itd.).

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

MPC za čađu i čađu strogo je reguliran zbog sadržaja kancerogenih ugljikovodika (PAH): prosječna dnevna MPC za čađu je 0,05 mg/m3.

U konditorskim radionicama velikog kapaciteta moguće je zaprašivanje zraka šećernom i brašnastom prašinom. Prašina brašna u obliku aerosola može uzrokovati iritaciju dišnih puteva, kao i alergijske bolesti. MPC brašna prašina u radnom području ne smije biti veća od 6 mg/m3. Unutar ovih granica (2-6 mg/m3) regulirane su najveće dopuštene koncentracije ostalih vrsta biljne prašine koje ne sadrže više od 0,2% silicijevih spojeva.

Važan je u provedbi respiratorne funkcije. Atmosferski zrak je mješavina plinova: kisika, ugljičnog dioksida, argona, dušika, neona, kriptona, ksenona, vodika, ozona itd. Kisik je najvažniji. U mirovanju osoba apsorbira 0,3 l / min. Tijekom tjelesne aktivnosti potrošnja kisika raste i može doseći 4,5–8 l/min.Fluktuacije sadržaja kisika u atmosferi su male i ne prelaze 0,5%. Ako se sadržaj kisika smanji na 11-13%, javljaju se pojave nedostatka kisika. Sadržaj kisika od 7-8% može dovesti do smrti. Ugljični dioksid – bez boje i mirisa, nastaje tijekom disanja i raspadanja, izgaranja goriva. U atmosferi je 0,04%, au industrijskim područjima - 0,05-0,06%. Uz veliku gužvu ljudi, može se povećati na 0,6 - 0,8%. Kod produljenog udisanja zraka s udjelom od 1-1,5% ugljičnog dioksida bilježi se pogoršanje dobrobiti, a s 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 tlakom smatra se atmosferski tlak na razini mora na geografskoj širini od 45˚ pri temperaturi zraka od 0˚S. To je jednako 760 mm Hg. (Unutarnji zrak se smatra nekvalitetnim ako sadrži 1% ugljičnog dioksida. Ova vrijednost se uzima kao proračunska vrijednost pri projektiranju i ugradnji ventilacije u prostoriji.

Zagađenje zraka. Ugljični monoksid je plin bez boje i mirisa, koji nastaje tijekom nepotpunog izgaranja goriva i ulazi u atmosferu s industrijskim emisijama i ispušnim plinovima motora s unutarnjim izgaranjem. 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 otrov. Blokira hemoglobin, gubi sposobnost prijenosa kisika u tkiva. Akutno trovanje nastaje kada je koncentracija ugljičnog monoksida u zraku 200-500 mg/m3. U tom slučaju postoji glavobolja, opća slabost, mučnina, povraćanje. Maksimalna dopuštena koncentracija je prosječna dnevna 0 1 mg/m3, pojedinačna - 6 mg/m3. Zrak može biti onečišćen sumpornim dioksidom, čađom, smolastim tvarima, dušikovim oksidima, ugljičnim disulfidom.

Mikroorganizmi. U malim količinama uvijek su u zraku, gdje se nose s prašinom tla. Mikrobi zaraznih bolesti koji uđu u atmosferu brzo umiru. Posebnu opasnost u epidemiološkom odnosu predstavlja zrak stambenih i sportskih objekata. Na primjer, u dvoranama za hrvanje opaža se sadržaj mikroba do 26 000 u 1 m3 zraka. Aerogene infekcije u takvom zraku se vrlo brzo šire.

Prah To je lagane guste čestice mineralnog ili organskog podrijetla, koje dospiju u pluća prašine, tamo se zadržavaju i izazivaju razne bolesti. Industrijska prašina (olovo, krom) može uzrokovati trovanje. U gradovima prašina ne smije biti veća od 0,15 mg/m3 Sportski tereni moraju se redovito zalijevati, imati zelene površine i provoditi mokro čišćenje. Za sva poduzeća koja zagađuju atmosferu uspostavljene su sanitarne zaštitne zone. U skladu s razredom opasnosti, imaju različite veličine: za poduzeća 1. klase - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m. Prilikom postavljanja sportskih objekata u blizini poduzeća, potrebno je uzeti u obzir ružu vjetrova, sanitarne zaštitne zone, stupanj onečišćenja zraka itd.

Jedna od važnih mjera zaštite zračnog okoliša je preventivni i tekući sanitarni nadzor i sustavno praćenje stanja atmosferskog zraka. Proizvodi se pomoću automatiziranog sustava nadzora.

Čisti atmosferski zrak u blizini Zemljine površine ima sljedeći kemijski sastav: kisik - 20,93%, ugljični dioksid - 0,03-0,04%, dušik - 78,1%, argon, helij, kripton 1%.

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

Ozon. Kemijski nestabilan plin, sposoban apsorbirati sunčevo kratkovalno ultraljubičasto zračenje, koje ima štetan učinak na sva živa bića. Ozon apsorbira dugovalno infracrveno zračenje koje dolazi sa Zemlje i na taj način sprječava njegovo pretjerano hlađenje (Zemljin ozonski omotač). Pod utjecajem UV zračenja ozon se razgrađuje na molekulu i atom kisika. Ozon je baktericidno sredstvo za dezinfekciju vode. U prirodi nastaje tijekom električnih pražnjenja, tijekom isparavanja vode, tijekom ultraljubičastog zračenja, tijekom grmljavine, u planinama i crnogoričnim šumama.

Ugljični dioksid. Nastaje kao rezultat redoks procesa koji se odvijaju u tijelu ljudi i životinja, izgaranja goriva, propadanja organskih tvari. U zraku gradova povećava se koncentracija ugljičnog dioksida zbog industrijskih emisija - do 0,045%, u stambenim prostorijama - do 0,6-0,85. Odrasla osoba u mirovanju emitira 22 litre ugljičnog dioksida na sat, a tijekom fizičkog rada - 2-3 puta više. Znakovi pogoršanja dobrobiti osobe pojavljuju se samo kod produljenog udisanja zraka koji sadrži 1-1,5% ugljičnog dioksida, izraženih funkcionalnih promjena - u koncentraciji od 2-2,5% i izraženih simptoma (glavobolja, opća slabost, otežano disanje, lupanje srca). , smanjenje performansi) - na 3-4%. Higijenski značaj ugljičnog dioksida leži u činjenici da služi kao neizravni pokazatelj općeg onečišćenja zraka. Norma ugljičnog dioksida u teretanama je 0,1%.

Dušik. Indiferentni plin služi kao razrjeđivač za druge plinove. Povećano udisanje dušika može imati narkotički učinak.

Ugljični monoksid. Nastaje tijekom nepotpunog izgaranja organskih tvari. Nema boju ni miris. Koncentracija u atmosferi ovisi o intenzitetu kolnog prometa. Prodirući kroz plućne alveole u krv, stvara karboksihemoglobin, kao rezultat toga, hemoglobin gubi sposobnost prijenosa kisika. Najveća dopuštena prosječna dnevna koncentracija ugljičnog monoksida je 1 mg/m3. Toksične doze ugljičnog monoksida u zraku su 0,25-0,5 mg/l. Uz produljeno izlaganje, glavobolja, nesvjestica, lupanje srca.

Sumporov dioksid. U atmosferu ulazi kao posljedica sagorijevanja goriva bogatih sumporom (ugljen). Nastaje tijekom pečenja i taljenja sumpornih ruda, tijekom bojenja tkanina. Nadražuje sluznicu očiju i gornjih dišnih puteva. Prag osjeta je 0,002-0,003 mg / l. Plin štetno djeluje na vegetaciju, posebice crnogorično drveće.
Mehaničke nečistoće zraka dolaze u obliku dima, čađe, čađe, zgnječenih čestica tla i drugih krutih tvari. Sadržaj prašine u zraku ovisi o prirodi tla (pijesak, glina, asfalt), njegovom sanitarnom stanju (zalijevanje, čišćenje), onečišćenju zraka industrijskim emisijama, te sanitarnom stanju prostora.

Prašina mehanički nadražuje sluznicu gornjih dišnih puteva i očiju. Sustavno udisanje prašine uzrokuje bolesti dišnog sustava. Prilikom disanja kroz nos zadržava se do 40-50% prašine. Higijenski je najnepovoljnija mikroskopska prašina, koja je dugo u suspendiranom stanju. Električni naboj prašine povećava njezinu sposobnost prodiranja u pluća i zadržavanja u njima. Prah. koji sadrži olovo, arsen, krom i druge otrovne tvari, uzrokuje tipične pojave trovanja, a kada prodire ne samo udisanjem, već i kroz kožu i gastrointestinalni trakt. U prašnjavom zraku intenzitet sunčevog zračenja i ionizacija zraka značajno su smanjeni. Kako bi se spriječilo štetno djelovanje prašine na tijelo, stambene zgrade se zbrinjavaju onečišćujućim tvarima iz zraka s vjetrobranske strane. Između njih se uređuju zone sanitarne zaštite širine 50-1000 m i više. U stambenim prostorijama, sustavno mokro čišćenje, prozračivanje prostora, promjena obuće i vanjske odjeće, korištenje neprašnih tla i zalijevanje na otvorenim prostorima.

zračni mikroorganizmi. Bakterijsko onečišćenje zraka, kao i drugih objekata okoliša (voda, tlo), opasno je u epidemiološkom smislu. U zraku se nalaze razni mikroorganizmi: bakterije, virusi, gljivice plijesni, stanice kvasca. Najčešći je zračni način prijenosa infekcija: veliki broj mikroba ulazi u zrak, a pri disanju ulaze u dišne ​​puteve zdravih ljudi. Na primjer, kod glasnog razgovora, a još više kod kašljanja i kihanja, najmanje kapljice se raspršuju 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 smiruju za 40-60 minuta. U prašini virus gripe i bacili difterije ostaju održivi 120-150 dana. Postoji dobro poznat odnos: što je više prašine u zraku u zatvorenom prostoru, 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 što zapravo jest - o tome ću pisati u nastavku.

Plinovi koji čine zrak

Prirodna mješavina plinova zove zrak. Njegova nužnost i važnost za život teško se može podcijeniti – igra važnu ulogu u oksidativni procesi, koji su popraćeni oslobađanjem energije potrebne za sva živa bića. Eksperimentima su znanstvenici uspjeli odrediti njegov točan sastav, ali ono što treba razumjeti je ono što je najvažnije nije homogena tvar, već mješavina plinova. Oko 99% sastava je mješavina kisika i dušika, i općenito zrak stvara atmosferu naš planet. Dakle, smjesa se sastoji od sljedećih plinova:

• metan;
• kripton;
• helij;
• ksenon;
• vodik;
• neon;
• ugljični dioksid;
• kisik;
• dušik;
• argon.

Treba napomenuti da sastav nije konstantan i može značajno varirati od mjesta do stranice. Na primjer, velike gradove karakterizira visok sadržaj ugljičnog dioksida. U planinama će se promatrati smanjena razina kisika, budući da je ovaj plin teži od dušika, a kako se uzdiže, njegova će se gustoća smanjiti. Znanost kaže da se sastav može razlikovati u različitim dijelovima planeta 1% do 4% za svaki od plinova.

Uz postotak plinova, zrak karakteriziraju sljedeći parametri:

• vlažnost;
• temperatura;
• pritisak.

Zrak je stalno u pokretu, tvoreći vertikalne tokove. Horizontalni - vjetrovi ovise o određenim prirodnim uvjetima, stoga mogu imati različite karakteristike brzine, jačine i smjera.

Zrak u folkloru

Legende svakog naroda obdariti zrak nekim "živim" kvalitetama. U 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 vjetrovima.

Egipćani su smatrali zrak simbol života a Indijanci su to vjerovali izdisaj Brahme - život, i udisanje, odnosno - smrt. Što se tiče Slavena, zrak (vjetar) je zauzimao gotovo središnje mjesto 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 liku zlog i nepredvidivog lutalice.

Zrak je prirodna mješavina plinova

Na riječ "zrak" većini nas nehotice padne na pamet, možda pomalo naivna usporedba: zrak je ono što dišemo. Doista, etimološki rječnik ruskog jezika pokazuje da je riječ "zrak" posuđena iz crkvenoslavenskog jezika: "uzdah". S biološke točke gledišta, zrak je stoga medij za održavanje života putem kisika. Sastav zraka možda ne sadrži kisik - život bi se i dalje razvijao u anaerobnim oblicima. Ali potpuna odsutnost zraka, očito, isključuje mogućnost postojanja bilo kakvih organizama.

Za fizičare, zrak je prvenstveno Zemljina atmosfera i plinski omotač koji okružuje zemlju.

Ali što sam zrak predstavlja u smislu kemije?

Bilo je potrebno puno snage, rada i strpljenja da znanstvenici razotkriju taj misterij prirode, da zrak nije samostalna tvar, kako se mislilo prije više od 200 godina, već je složena mješavina plinova. Po prvi put je znanstvenik-umjetnik Leonardo da Vinci govorio o složenom sastavu zraka (XV. stoljeće).

Prije otprilike 4 milijarde godina, Zemljina se atmosfera sastojala uglavnom od ugljičnog dioksida. Postupno se otapao u vodi, reagirao sa stijenama, stvarajući karbonate i bikarbonate kalcija i magnezija. S pojavom zelenih biljaka, ovaj proces se počeo odvijati 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%. Tijekom 1,5 Ma, sadržaj kisika postupno se povećavao.

Kemijski sastav zraka

Komponente
	Po volumenu	Po težini
dušik ( N 2)	78,09	75,50
Kisik (O 2)	20,95	23,10
Plemeniti plinovi (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, uglavnom argon)	0,94
Ugljični monoksid (IV) - ugljični dioksid	0,03	0,046

Prvi put je kvantitativni sastav zraka ustanovio francuski znanstvenik Antoine Laurent Lavoisier. Na temelju rezultata svog poznatog 12-dnevnog eksperimenta zaključio je da se sav zrak u cjelini sastoji od kisika, pogodnog za disanje i izgaranje, i dušika, neživog plina, u omjeru 1/5 i 4/5 volumena. , odnosno. Grijao je metalnu živu u retorti na mangalu 12 dana. Kraj retorte je doveden ispod zvona, stavljen u posudu sa živom. Kao rezultat toga, razina žive u zvonu porasla je za oko 1/5. Na površini žive u retorti nastala je tvar narančaste boje, živin oksid. Plin koji je ostao ispod zvona nije mogao disati. Znanstvenik je predložio da se "vitalni zrak" preimenuje u "kisik", budući da se kada se izgara u kisiku većina tvari pretvara u kiseline, a "zagušljivi zrak" u "dušik", jer. ne podržava život, šteti životu.

Lavoisierovo iskustvo

Kvalitativni sastav zraka može se dokazati sljedećim pokusom.

Glavna komponenta zraka za nas je kisik, u zraku ga je 21% volumena. Kisik je razrijeđen velikom količinom dušika - 78% volumena zraka i relativno malim volumenom plemenitih inertnih plinova - oko 1%. Zrak također sadrži promjenjive komponente – ugljični monoksid (IV) ili ugljični dioksid i vodenu paru, čija količina ovisi o različitim razlozima. Ove tvari prirodno ulaze u atmosferu. Vulkanske erupcije oslobađaju sumpor dioksid, sumporovodik i elementarni sumpor u atmosferu. Pešne oluje doprinose pojavi prašine u zraku. Dušikovi oksidi ulaze u atmosferu i tijekom električnih munje, tijekom kojih međusobno reagiraju dušik i kisik u zraku, ili kao posljedica djelovanja bakterija u tlu koje mogu oslobađati dušikove okside iz nitrata; tome doprinose i šumski požari i paljenje tresetišta. Procesi uništavanja organskih tvari popraćeni su stvaranjem raznih plinovitih sumpornih spojeva. Voda u zraku određuje njegovu vlažnost. Ostale tvari imaju negativnu ulogu: onečišćuju atmosferu. Primjerice, puno ugljičnog dioksida ima u zraku gradova lišenih zelenila, vodene pare – iznad površine oceana i mora. Zrak sadrži malu količinu sumporovog oksida (IV) ili sumporovog dioksida, amonijaka, metana, dušikovog oksida (I) ili dušikovog oksida, vodika. Zrak u blizini industrijskih poduzeća, plinskih i naftnih polja ili vulkana posebno je zasićen njima. U gornjim slojevima atmosfere nalazi se još jedan plin - ozon. U zraku leti i razna prašina koju lako možemo primijetiti gledajući sa strane na tanak snop svjetlosti koji pada iza zavjese u zamračenu sobu.

Trajni sastavni plinovi zraka:

· Kisik

· Dušik

· inertnih plinova

Varijabilni sastavni plinovi zraka:

· ugljični monoksid (IV)

· Ozon

· Ostalo

Zaključak.

1. Zrak je prirodna smjesa plinovitih tvari, u kojoj svaka tvar ima i zadržava svoja fizikalna i kemijska svojstva, pa se zrak može odvojiti.

2. Zrak je bezbojna plinovita otopina, gustoće - 1,293 g / l, na temperaturi od -190 0 C prelazi u tekuće stanje. Tekući zrak je plavkasta tekućina.

3. Živi organizmi su usko povezani sa tvarima zraka koje na njih imaju određeni učinak. A u isto vrijeme, živi organizmi utječu na njega, jer obavljaju određene funkcije: redoks - oksidiraju, na primjer, ugljikohidrate u ugljični dioksid i vraćaju ih u ugljikohidrate; plin - apsorbiraju i ispuštaju plinove.

Dakle, živi organizmi stvoreni u prošlosti i održavaju atmosferu našeg planeta milijunima godina.

Zagađenje zraka - unošenje novih nekarakterističnih fizikalnih, kemijskih i bioloških tvari u atmosferski zrak ili promjena prirodne prosječne dugotrajne koncentracije tih tvari u njemu.

Tijekom fotosinteze ugljični dioksid se uklanja iz atmosfere, a u procesima disanja i truljenja vraća se natrag. Ravnoteža između ova dva plina, uspostavljena tijekom evolucije planeta, počela se narušavati, osobito u drugoj polovici 20. stoljeća, kada se utjecaj čovjeka na prirodu počeo povećavati. Do sada se priroda nosi s kršenjem ove ravnoteže zahvaljujući vodi oceana i njegovim algama. Ali koliko će dugo trajati prirodne sile?

Shema. Zagađenje zraka

Glavni zagađivači zraka u Rusiji

Broj automobila stalno raste, posebno u velikim gradovima, odnosno raste emisija štetnih tvari u zrak. "Na savjesti" automobila 60% emisija štetnih tvari u gradu!
Ruske termoelektrane ispuštaju do 30% onečišćujućih tvari u atmosferu, a još 30% doprinosi industrije (crna i obojena metalurgija, proizvodnja nafte i prerada nafte, kemijska industrija i proizvodnja građevinskog materijala). Razina onečišćenja atmosfere prirodnim izvorima je pozadinska ( 31–41% ), malo se mijenja tijekom vremena ( 59–69% ). Trenutno je problem antropogenog onečišćenja atmosfere dobio globalni karakter. Koje onečišćujuće tvari koje su opasne za sva živa bića ulaze u atmosferu? To su kadmij, olovo, živa, arsen, bakar, čađa, merkaptani, fenol, klor, sumporna i dušična kiselina i druge tvari. U budućnosti ćemo proučavati neke od tih tvari, naučiti njihova fizikalna i kemijska svojstva te razgovarati o razornoj snazi ​​koja se krije u njima za naše zdravlje.

Razmjere zagađenja okoliša planete, Rusija

U kojim je zemljama svijeta zrak najzagađeniji ispušnim plinovima vozila?
Najveća opasnost od onečišćenja atmosfere ispušnim plinovima prijeti zemljama s moćnim voznim parkom. Na primjer, u Sjedinjenim Državama motorna vozila čine otprilike 1/2 svih štetnih emisija u atmosferu (do 50 milijuna tona godišnje). Vozni park zapadne Europe godišnje ispusti u zrak do 70 milijuna tona štetnih tvari, a u Njemačkoj, primjerice, 30 milijuna 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 zračni promet ispušnim perjanicama mnogih tisuća zrakoplova. Prema procjenama stručnjaka, kao rezultat djelovanja globalnog voznog parka (koji ima oko 500 milijuna motora), godišnje u atmosferu dospije 4,5 milijardi tona samo ugljičnog dioksida.
Zašto su ti zagađivači opasni? Teški metali – olovo, kadmij, živa – štetno djeluju na ljudski živčani sustav, ugljični monoksid – na sastav krvi; sumpor-dioksid reagira s kišnom i snježnom vodom i stvara kiselinu i uzrokuje kiselu kišu. Koje su razmjere tih onečišćenja? Glavne regije distribucije kiselih kiša su SAD, Zapadna Europa, Rusija. Odnedavno u njih treba uključiti i industrijske regije Japana, Kine, Brazila i Indije. Koncept prekogranične prirode povezan je s širenjem kiselih oborina - udaljenost između područja njihovog nastanka i područja padalina može biti stotine ili čak tisuće kilometara. Primjerice, glavni "krivac" kiselih kiša na jugu Skandinavije su industrijske regije Velike Britanije, Belgije, Nizozemske i Njemačke. U kanadskim provincijama Ontario i Quebec kisele kiše se prenose iz susjednih područja Sjedinjenih Država. Na području Rusije te oborine iz Europe 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 s ukupno 64 milijuna stanovnika sadržaj štetnih tvari u zraku premašio normu. U 86 gradova 40 milijuna ljudi živi u uvjetima u kojima onečišćenje premašuje normu 10 puta. Među tim gradovima su Brjansk, Čerepovec, Saratov, Ufa, Čeljabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznjeck, Norilsk, Rostov. Po količini štetnih emisija, prvo mjesto u Rusiji zauzima regija Ural. Dakle, u regiji Sverdlovsk stanje atmosfere ne zadovoljava standarde na 20 teritorija na kojima živi 60% stanovništva. U gradu Karabashu, regija Čeljabinsk, talionica bakra godišnje ispušta 9 tona štetnih spojeva u atmosferu za svakog stanovnika. Učestalost raka ovdje je 338 slučajeva na 10.000 stanovnika.
Alarmantna situacija razvila se i u regiji Volge, na jugu zapadnog Sibira, u središnjoj Rusiji. U Uljanovsku, više od prosjeka za Rusiju, ljudi pate od bolesti gornjih dišnih puteva. Incidencija raka pluća porasla je 20 puta od 1970. godine, a grad ima jednu od najviših stopa smrtnosti dojenčadi u Rusiji.
U gradu Dzerzhinsk, veliki broj kemijskih poduzeća koncentriran je na ograničenom području. Tijekom proteklih 8 godina ovdje se dogodilo 60 ispuštanja snažnih otrovnih tvari u atmosferu, što je dovelo do izvanrednih situacija, u nekim slučajevima i smrti ljudi. U regiji Volga godišnje na gradske stanovnike padne do 300 tisuća tona čađe, pepela, čađe, ugljičnih oksida. Moskva je na 15. mjestu među ruskim gradovima po ukupnoj razini onečišćenja zraka.

Plinski sastav atmosferskog zraka

Plinski sastav zraka koji udišemo izgleda ovako: 78% je dušik, 21% kisik i 1% ostali plinovi. Ali u atmosferi velikih industrijskih gradova taj se omjer često krši. Značajan udio čine štetne nečistoće uzrokovane emisijama iz poduzeća i vozila. Motorni promet u atmosferu donosi mnoge nečistoće: ugljikovodike nepoznatog sastava, benzo (a) piren, ugljični dioksid, spojeve sumpora i dušika, olovo, ugljični monoksid.

Atmosfera se sastoji od mješavine niza plinova – zraka, u kojem su suspendirane koloidne nečistoće – prašina, kapljice, kristali itd. Sastav atmosferskog zraka malo se mijenja s visinom. No, počevši s visine od oko 100 km, uz molekularni kisik i dušik, kao rezultat disocijacije molekula pojavljuje se i atomski kisik te počinje gravitacijsko odvajanje plinova. Iznad 300 km u atmosferi prevladava atomski kisik, iznad 1000 km - helij pa atomski vodik. Tlak i gustoća atmosfere opadaju s visinom; oko polovica ukupne mase atmosfere koncentrirana je u donjih 5 km, 9/10 - u donjih 20 km i 99,5% - u donjih 80 km. Na visinama od oko 750 km gustoća zraka pada na 10-10 g/m3 (dok je blizu površine zemlje oko 103 g/m3), ali je i tako mala gustoća ipak dovoljna za pojavu aurore. Atmosfera nema oštru gornju granicu; gustoću njegovih sastavnih plinova

Sastav atmosferskog zraka koji svatko 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 plinovi (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 kolebanja količine vodene pare u zraku, promjenjiv je i postotak plinova u njemu. Svi plinovi u zraku su bezbojni i bez mirisa. Težina zraka varira ne samo o temperaturi, već io sadržaju vodene pare u njemu. Pri istoj temperaturi, težina suhog zraka veća je od težine vlažnog zraka, jer vodena para je mnogo lakša od zračne pare.

Tablica prikazuje sastav plina atmosfere u volumetrijskom masenom omjeru, kao i vijek trajanja glavnih komponenti:

komponenta	% volumena	% 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.

Dušik pod pritiskom preko 5 atmosfera djeluje narkotično (opijanje 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 tlaka do određenih granica, postaje otrov koji može otrovati tijelo.

Proučavanje sastava plinova atmosfere. atmosferska kemija

Za povijest brzog razvoja relativno mlade grane znanosti nazvane atmosferska kemija, najprikladniji je izraz "spurt" (bacanje) 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 dušikovim oksidima - NO i NO 2 . Prvi je pripadao budućem nobelovcu, a potom i zaposleniku Sveučilišta u Stockholmu P. Krutzenu, koji je vjerojatnim izvorom dušikovih oksida u stratosferi smatrao prirodni dušikov oksid N 2 O koji se raspada pod djelovanjem sunčeve svjetlosti. Autor drugog članka, G. Johnston, kemičar sa Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu, sugerirao je da se dušikovi oksidi pojavljuju u stratosferi kao rezultat ljudske aktivnosti, naime, iz emisija produkata izgaranja iz mlaznih motora visoke razine. visinske letjelice.

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 polovici XIX stoljeća. u Europi su izvršena mjerenja koncentracije ozona u površinskom zraku. U 1930-ima engleski znanstvenik S. Chapman otkrio je mehanizam stvaranja ozona u čistoj atmosferi kisika, što ukazuje na skup interakcija atoma i molekula kisika, kao i ozona u odsutnosti bilo koje druge komponente zraka. Međutim, kasnih 1950-ih, meteorološka raketna mjerenja pokazala su da je u stratosferi bilo mnogo manje ozona nego što bi trebalo biti prema Chapmanovom reakcijskom ciklusu. Iako je ovaj mehanizam ostao temeljni do danas, postalo je jasno da postoje i neki drugi procesi koji također aktivno sudjeluju u stvaranju atmosferskog ozona.

Vrijedi spomenuti da su se početkom 1970-ih do znanja iz područja atmosferske kemije uglavnom dolazilo zalaganjem pojedinih znanstvenika, čija istraživanja nisu objedinjavala niti jedan društveno značajan koncept i najčešće su bila isključivo akademske naravi. Druga stvar je djelo Johnstona: prema njegovim izračunima, 500 zrakoplova, leteći 7 sati dnevno, moglo bi smanjiti 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 nadzvučnog transportnog zrakoplovstva i prateće infrastrukture morali biti podvrgnuti značajnoj prilagodbi, a možda i zatvaranju. Osim toga, tada se prvi put doista postavilo pitanje da bi antropogena aktivnost mogla uzrokovati ne lokalnu, već globalnu kataklizmu. Naravno, u sadašnjoj situaciji teoriji je bila potrebna vrlo čvrsta i ujedno 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 prisutnost NO u atmosferi, dok je molekula ozona nepovratno izgubljena. U ovom slučaju, takav par reakcija, koji čini dušikov katalitički ciklus uništavanja ozona, ponavlja se sve dok bilo koji kemijski ili fizikalni procesi ne dovedu 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 oborinama uklanja iz atmosfere. Katalitički ciklus dušika vrlo je učinkovit: jedna molekula NO uspijeva uništiti desetke tisuća molekula ozona tijekom svog boravka u atmosferi.

Ali, kao što znate, nevolje ne dolaze same. Ubrzo su stručnjaci sa američkih sveučilišta - Michigana (R. Stolyarsky i R. Cicerone) i Harvarda (S. Wofsi i M. McElroy) - otkrili da bi ozon mogao imati još nemilosrdnijeg neprijatelja - spojeve klora. Prema njihovim procjenama, klorni katalitički ciklus razaranja ozona (reakcije Cl + O 3 ® ClO + O 2 i ClO + O ® Cl + O 2) bio je nekoliko puta učinkovitiji od dušikovog. Jedini razlog za oprezan optimizam bio je taj što je količina prirodnog klora u atmosferi relativno mala, što znači da ukupni učinak njegovog utjecaja na ozon možda neće biti prejak. Međutim, situacija se dramatično promijenila kada su 1974. godine zaposlenici Kalifornijskog sveučilišta u Irvineu, S. Rowland i M. Molina, otkrili da su izvor klora u stratosferi klorofluorougljikovodični spojevi (CFC), koji se široko koriste u hlađenju. jedinice, aerosolna pakiranja itd. Budući da su nezapaljive, netoksične i kemijski pasivne, te se tvari uzlaznim strujama zraka polako prenose s površine zemlje u stratosferu, gdje se njihove molekule uništavaju sunčevom svjetlošću, što rezultira oslobađanjem slobodnih atoma klora. Industrijska proizvodnja CFC-a, koja je započela 30-ih godina 20. stoljeća, i njihova emisija u atmosferu stalno se povećavala svih narednih godina, osobito 70-ih i 80-ih godina. Stoga su teoretičari u vrlo kratkom vremenskom razdoblju identificirali dva problema u kemiji atmosfere uzrokovana intenzivnim antropogenim onečišćenjem.

Međutim, kako bi se provjerila održivost predloženih hipoteza, bilo je potrebno izvršiti mnoge zadatke.

Prvo, proširiti laboratorijska istraživanja, tijekom kojih bi bilo moguće odrediti ili razjasniti stope fotokemijskih reakcija između različitih komponenti atmosferskog zraka. Mora se reći da su i vrlo skromni podaci o tim brzinama koji su postojali u to vrijeme također imali poštene (do nekoliko stotina posto) pogreške. Osim toga, uvjeti pod kojima su mjerenja vršena u pravilu nisu mnogo odgovarali stvarnosti atmosfere, što je ozbiljno pogoršavalo pogrešku, budući da je intenzitet većine reakcija ovisio o temperaturi, a ponekad i o tlaku ili atmosferskom zraku. gustoća.

Drugo, intenzivno proučavati radijacijsko-optička svojstva niza malih atmosferskih plinova u laboratorijskim uvjetima. Molekule 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.