Het percentage gassen in de lucht. Lucht: wat ademen we in? Welk zuurstofniveau is optimaal voor het leven?

Atmosferische lucht is een mengsel van verschillende gassen. Het bevat constante componenten van de atmosfeer (zuurstof, stikstof, kooldioxide), inerte gassen (argon, helium, neon, krypton, waterstof, xenon, radon), kleine hoeveelheden ozon, lachgas, methaan, jodium, waterdamp, zoals evenals in verschillende hoeveelheden, verschillende onzuiverheden van natuurlijke oorsprong en vervuiling als gevolg van menselijke productieactiviteiten.

Zuurstof (O2) is het belangrijkste onderdeel van de lucht voor de mens. Het is noodzakelijk voor de implementatie van oxidatieve processen in het lichaam. In de atmosferische lucht is het zuurstofgehalte 20,95%, in de lucht uitgeademd door een persoon - 15,4-16%. De afname van atmosferische lucht tot 13-15% leidt tot een schending van fysiologische functies en tot 7-8% - tot de dood.

Stikstof (N) - is het hoofdbestanddeel van atmosferische lucht. De lucht die door een persoon wordt ingeademd en uitgeademd, bevat ongeveer dezelfde hoeveelheid stikstof - 78,97-79,2%. De biologische rol van stikstof ligt voornamelijk in het feit dat het een verdunningsmiddel van zuurstof is, aangezien leven onmogelijk is in zuivere zuurstof. Bij een verhoging van het stikstofgehalte tot 93% treedt de dood in.

Kooldioxide (kooldioxide), CO2 - is een fysiologische regulator van de ademhaling. Het gehalte in schone lucht is 0,03%, bij uitademing door een persoon - 3%.

Een verlaging van de concentratie CO2 in de ingeademde lucht is namelijk niet gevaarlijk. het noodzakelijke niveau ervan in het bloed wordt gehandhaafd door regulerende mechanismen als gevolg van de afgifte tijdens metabole processen.

Een toename van het gehalte aan koolstofdioxide in de ingeademde lucht tot 0,2% zorgt ervoor dat een persoon zich onwel voelt, bij 3-4% is er een opgewonden toestand, hoofdpijn, oorsuizen, hartkloppingen, vertraging van de pols, en bij 8% is er is ernstige vergiftiging, verlies van bewustzijn en de dood komt.

Onlangs is de concentratie van kooldioxide in de lucht van industriële steden toegenomen als gevolg van intense luchtvervuiling door verbrandingsproducten van brandstof. Een toename van CO2 in de atmosferische lucht leidt tot het verschijnen van giftige mist in steden en het "broeikaseffect" geassocieerd met de vertraging van de thermische straling van de aarde door kooldioxide.

Een toename van het CO2-gehalte boven de vastgestelde norm duidt op een algemene verslechtering van de hygiënische toestand van de lucht, omdat samen met kooldioxide andere giftige stoffen kunnen ophopen, het ionisatieregime kan verslechteren, stof en microbiële besmetting kunnen toenemen.

Ozon (O3). De belangrijkste hoeveelheid wordt genoteerd op het niveau van 20-30 km van het aardoppervlak. De oppervlaktelagen van de atmosfeer bevatten een verwaarloosbare hoeveelheid ozon - niet meer dan 0,000001 mg/l. Ozon beschermt de levende organismen van de aarde tegen de schadelijke effecten van kortgolvige ultraviolette straling en absorbeert tegelijkertijd langgolvige infrarode straling die van de aarde komt, waardoor deze wordt beschermd tegen overmatige afkoeling. Ozon heeft oxiderende eigenschappen, waardoor de concentratie in de vervuilde lucht van steden lager is dan in landelijke gebieden. In dit opzicht werd ozon beschouwd als een indicator van de zuiverheid van de lucht. Onlangs is echter vastgesteld dat ozon wordt gevormd als gevolg van fotochemische reacties tijdens de vorming van smog, daarom wordt de detectie van ozon in de atmosferische lucht van grote steden beschouwd als een indicator van de vervuiling ervan.

Inerte gassen - hebben geen uitgesproken hygiënische en fysiologische betekenis.

Menselijke economische en industriële activiteit is een bron van luchtverontreiniging met verschillende gasvormige onzuiverheden en zwevende deeltjes. Het verhoogde gehalte aan schadelijke stoffen in de atmosfeer en de binnenlucht heeft een nadelige invloed op het menselijk lichaam. In dit opzicht is de belangrijkste hygiënische taak de regulering van hun toegestane inhoud in de lucht.

De hygiënische en hygiënische toestand van de lucht wordt meestal beoordeeld aan de hand van de maximaal toelaatbare concentraties (MPC) van schadelijke stoffen in de lucht van het werkgebied.

De MTR van schadelijke stoffen in de lucht van het werkgebied is de concentratie die tijdens de dagelijkse 8-urige arbeid, maar niet meer dan 41 uur per week, gedurende de gehele werkervaring geen ziekten of afwijkingen in de gezondheidstoestand van de de huidige en volgende generaties. Bepaal het MTR-gemiddelde per dag en maximaal eenmalig (actie tot 30 minuten in de lucht van het werkgebied). De MPC voor dezelfde stof kan verschillen, afhankelijk van de duur van de blootstelling aan mensen.

Bij voedingsbedrijven zijn de belangrijkste oorzaken van luchtverontreiniging met schadelijke stoffen schendingen van het technologische proces en noodsituaties (riolering, ventilatie, enz.).

Hygiënische gevaren in de binnenlucht zijn koolmonoxide, ammoniak, waterstofsulfide, zwaveldioxide, stof, enz., evenals luchtverontreiniging door micro-organismen.

Koolmonoxide (CO) is een geur- en kleurloos gas dat in de lucht terechtkomt als product van onvolledige verbranding van vloeibare en vaste brandstoffen. Het veroorzaakt acute vergiftiging bij een luchtconcentratie van 220-500 mg/m3 en chronische vergiftiging bij een constante inademing van een concentratie van 20-30 mg/m3. De gemiddelde dagelijkse MPC van koolmonoxide in de atmosferische lucht is 1 mg/m3, in de lucht van het werkgebied - van 20 tot 200 mg/m3 (afhankelijk van de duur van het werk).

Zwaveldioxide (S02) is de meest voorkomende luchtverontreinigende stof, aangezien zwavel in verschillende brandstoffen wordt aangetroffen. Dit gas heeft een algemeen toxisch effect en veroorzaakt luchtwegaandoeningen. Het irriterende effect van het gas wordt gedetecteerd wanneer de concentratie in de lucht meer dan 20 mg/m3 is. In de atmosferische lucht is de gemiddelde dagelijkse maximaal toelaatbare concentratie van zwaveldioxide 0,05 mg/m3, in de lucht van het werkgebied - 10 mg/m3.

Waterstofsulfide (H2S) - komt meestal in de atmosferische lucht met afval van chemische, olieraffinaderijen en metallurgische fabrieken, en wordt ook gevormd en kan de binnenlucht vervuilen als gevolg van bederf van voedselafval en eiwitproducten. Waterstofsulfide heeft een algemeen toxisch effect en veroorzaakt ongemak bij mensen bij een concentratie van 0,04-0,12 mg/m3 en een concentratie van meer dan 1000 mg/m3 kan dodelijk zijn. In de atmosferische lucht is de gemiddeld dagelijks toegestane concentratie van waterstofsulfide 0,008 mg/m3, in de lucht van het werkgebied - tot 10 mg/m3.

Ammoniak (NH3) - hoopt zich op in de lucht van afgesloten ruimten tijdens het verval van eiwitproducten, storingen van koelunits met ammoniakkoeling, bij ongevallen in rioleringsinstallaties, enz. Het is giftig voor het lichaam.

Acroleïne is een product van de afbraak van vet tijdens warmtebehandeling, dat onder industriële omstandigheden allergische aandoeningen kan veroorzaken. MPC in het werkgebied - 0,2 mg/m3.

Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) - hun associatie met de ontwikkeling van kwaadaardige neoplasmata is opgemerkt. De meest voorkomende en meest actieve daarvan is 3-4-benz (a) pyreen, dat vrijkomt bij de verbranding van brandstof: steenkool, olie, benzine, gas. De maximale hoeveelheid 3-4-benzo(a)pyreen komt vrij bij de verbranding van steenkool, de minimale - bij de verbranding van gas. In voedselverwerkende fabrieken kan langdurig gebruik van oververhit vet een bron van PAK-luchtverontreiniging zijn. De gemiddelde dagelijkse MTR van cyclische aromatische koolwaterstoffen in de lucht mag niet hoger zijn dan 0,001 mg/m3.

Mechanische onzuiverheden - stof, gronddeeltjes, rook, as, roet. Stoffigheid neemt toe met onvoldoende landschapsarchitectuur van het grondgebied, onverharde toegangswegen, overtreding van de inzameling en verwijdering van productieafval, evenals overtreding van het sanitaire regime voor het schoonmaken van gebouwen (droge of onregelmatige natte reiniging, enz.). Bovendien neemt het stofgehalte van het pand toe met schendingen van het apparaat en de werking van ventilatie, planningsbeslissingen (bijvoorbeeld met onvoldoende isolatie van de voorraadkast van groenten uit productiewerkplaatsen, enz.).

De impact van stof op een persoon hangt af van de grootte van de stofdeeltjes en hun soortelijk gewicht. Het gevaarlijkst voor mensen zijn stofdeeltjes kleiner dan 1 micron in diameter, omdat ze dringen gemakkelijk de longen binnen en kunnen hun chronische ziekte (pneumoconiose) veroorzaken. Stof dat onzuiverheden van giftige chemische verbindingen bevat, heeft een toxisch effect op het lichaam.

MTR voor roet en roet is strikt gereguleerd vanwege het gehalte aan kankerverwekkende koolwaterstoffen (PAK's): de gemiddelde dagelijkse MTR voor roet is 0,05 mg/m3.

In banketbakkerijen met een hoge capaciteit is stoffigheid van de lucht met suiker en meelstof mogelijk. Meelstof in de vorm van spuitbussen kan irritatie van de luchtwegen en allergische aandoeningen veroorzaken. MPC-meelstof in de werkruimte mag niet hoger zijn dan 6 mg/m3. Binnen deze limieten (2-6 mg/m3) zijn maximaal toelaatbare concentraties van andere soorten plantaardig stof met maximaal 0,2% siliciumverbindingen gereguleerd.

Het is belangrijk bij de uitvoering van de ademhalingsfunctie. Atmosferische lucht is een mengsel van gassen: zuurstof, kooldioxide, argon, stikstof, neon, krypton, xenon, waterstof, ozon, enz. Zuurstof is de belangrijkste. In rust neemt een persoon 0,3 l/min op. Tijdens lichamelijke activiteit neemt het zuurstofverbruik toe en kan het oplopen tot 4,5–8 l/min. Schommelingen in het zuurstofgehalte in de atmosfeer zijn klein en bedragen niet meer dan 0,5%. Als het zuurstofgehalte daalt tot 11-13%, zijn er verschijnselen van zuurstoftekort. Een zuurstofgehalte van 7-8% kan leiden tot de dood. Kooldioxide - kleurloos en geurloos, wordt gevormd tijdens ademhaling en verval, verbranding van brandstof. In de atmosfeer is het 0,04% en in industriële gebieden - 0,05-0,06%. Bij een grote menigte mensen kan dit oplopen tot 0,6 - 0,8%. Bij langdurige inademing van lucht met een gehalte van 1-1,5% koolstofdioxide wordt een verslechtering van het welzijn opgemerkt en met 2-2,5% - pathologische veranderingen. Bij 8-10% verlies van bewustzijn en overlijden heeft de lucht een druk die atmosferisch of barometrisch wordt genoemd. Het wordt gemeten in millimeters kwik (mm Hg), hectopascal (hPa), millibar (mb). Normale druk wordt beschouwd als atmosferische druk op zeeniveau op een breedte van 45˚ bij een luchttemperatuur van 0˚С. Het is gelijk aan 760 mm Hg. (Binnenlucht wordt als van slechte kwaliteit beschouwd als deze 1% koolstofdioxide bevat. Deze waarde wordt als berekende waarde genomen bij het ontwerpen en installeren van ventilatie in ruimtes.

Luchtvervuiling. Koolmonoxide is een kleur- en geurloos gas, gevormd bij onvolledige verbranding van brandstof en komt in de atmosfeer terecht met industriële emissies en uitlaatgassen van verbrandingsmotoren. In megasteden kan de concentratie oplopen tot 50-200 mg/m3. Bij het roken van tabak komt koolmonoxide het lichaam binnen. Koolmonoxide is een bloed- en algemeen giftig gif. Het blokkeert hemoglobine, het verliest het vermogen om zuurstof naar de weefsels te transporteren. Acute vergiftiging treedt op wanneer de concentratie koolmonoxide in de lucht 200-500 mg/m3 is. In dit geval is er hoofdpijn, algemene zwakte, misselijkheid, braken. De maximaal toelaatbare concentratie is gemiddeld dagelijks 0 1 mg/m3, enkel - 6 mg/m3. De lucht kan vervuild zijn met zwaveldioxide, roet, harsachtige stoffen, stikstofoxiden, koolstofdisulfide.

Micro-organismen. In kleine hoeveelheden zijn ze altijd in de lucht, waar ze met grondstof worden meegevoerd. Microben van infectieziekten die de atmosfeer binnendringen, sterven snel. Van bijzonder gevaar in de epidemiologische relatie is de lucht van woongebouwen en sportfaciliteiten. In worstelhallen wordt bijvoorbeeld het gehalte aan microben tot 26.000 in 1 m3 lucht waargenomen. Aerogene infecties in dergelijke lucht verspreiden zich zeer snel.

Stof Het is een lichte, dichte deeltjes van minerale of organische oorsprong, die in de longen van stof terechtkomen, daar blijven hangen en verschillende ziekten veroorzaken. Industrieel stof (lood, chroom) kan vergiftiging veroorzaken. In steden mag het stof niet hoger zijn dan 0,15 mg/m 3. Sportterreinen moeten regelmatig worden bewaterd, groen zijn en nat worden schoongemaakt. Er zijn sanitaire beschermingszones ingesteld voor alle bedrijven die de atmosfeer vervuilen. In overeenstemming met de gevarenklasse hebben ze verschillende afmetingen: voor bedrijven van de 1e klasse - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m. Bij het plaatsen van sportfaciliteiten in de buurt van bedrijven, is noodzakelijk om rekening te houden met de windroos, sanitaire beschermingszones, de mate van luchtvervuiling, enz.

Een van de belangrijke maatregelen voor de bescherming van het luchtmilieu is preventief en actueel sanitair toezicht en systematische bewaking van de toestand van de atmosferische lucht. Het wordt geproduceerd met behulp van een geautomatiseerd monitoringsysteem.

Schone atmosferische lucht nabij het aardoppervlak heeft de volgende chemische samenstelling: zuurstof - 20,93%, koolstofdioxide - 0,03-0,04%, stikstof - 78,1%, argon, helium, krypton 1%.

Uitgeademde lucht bevat 25% minder zuurstof en 100 keer meer koolstofdioxide.
Zuurstof. Het belangrijkste bestanddeel van lucht. Het zorgt voor het verloop van redoxprocessen in het lichaam. Een volwassene in rust verbruikt 12 liter zuurstof, bij lichamelijke inspanning 10 keer meer. In het bloed wordt zuurstof aan hemoglobine gebonden.

Ozon. Chemisch onstabiel gas, in staat om kortegolf ultraviolette straling van de zon te absorberen, wat een schadelijk effect heeft op alle levende wezens. Ozon absorbeert langgolvige infraroodstraling afkomstig van de aarde en voorkomt zo overmatige afkoeling (de ozonlaag van de aarde). Onder invloed van UV-straling valt ozon uiteen in een molecuul en een zuurstofatoom. Ozon is een bacteriedodend middel voor de desinfectie van water. In de natuur wordt het gevormd tijdens elektrische ontladingen, tijdens de verdamping van water, tijdens ultraviolette straling, tijdens onweer, in de bergen en in naaldbossen.

Kooldioxide. Het wordt gevormd als gevolg van redoxprocessen die plaatsvinden in het lichaam van mensen en dieren, brandstofverbranding, verval van organische stoffen. In de lucht van steden neemt de concentratie van kooldioxide toe als gevolg van industriële emissies - tot 0,045%, in woongebouwen - tot 0,6-0,85. Een volwassene in rust stoot 22 liter koolstofdioxide per uur uit, en tijdens fysiek werk - 2-3 keer meer. Tekenen van verslechtering van het welzijn van een persoon verschijnen alleen bij langdurige inademing van lucht die 1-1,5% koolstofdioxide bevat, uitgesproken functionele veranderingen - in een concentratie van 2-2,5% en uitgesproken symptomen (hoofdpijn, algemene zwakte, kortademigheid, hartkloppingen , prestatievermindering) - bij 3-4%. De hygiënische betekenis van kooldioxide ligt in het feit dat het dient als een indirecte indicator van algemene luchtvervuiling. De norm voor kooldioxide in sportscholen is 0,1%.

Stikstof. Een onverschillig gas dient als verdunningsmiddel voor andere gassen. Verhoogde inademing van stikstof kan een verdovend effect hebben.

Koolmonoxide. Het wordt gevormd bij de onvolledige verbranding van organische stoffen. Heeft geen kleur of geur. De concentratie in de atmosfeer is afhankelijk van de intensiteit van het autoverkeer. Het dringt door de longblaasjes naar het bloed en vormt carboxyhemoglobine, met als resultaat dat hemoglobine zijn vermogen om zuurstof te transporteren verliest. De maximaal toelaatbare gemiddelde dagelijkse concentratie koolmonoxide is 1 mg/m3. Giftige doses koolmonoxide in de lucht zijn 0,25-0,5 mg/l. Bij langdurige blootstelling, hoofdpijn, flauwvallen, hartkloppingen.

Zwaveldioxide. Het komt in de atmosfeer terecht als gevolg van verbranding van zwavelrijke brandstoffen (steenkool). Het wordt gevormd tijdens het roosteren en smelten van zwavelertsen, tijdens het verven van stoffen. Het irriteert de slijmvliezen van de ogen en de bovenste luchtwegen. De drempel van sensatie is 0,002-0,003 mg / l. Gas heeft een schadelijk effect op vegetatie, vooral naaldbomen.
Mechanische onzuiverheden van lucht komen in de vorm van rook, roet, roet, gemalen gronddeeltjes en andere vaste stoffen. Het stofgehalte van de lucht hangt af van de aard van de bodem (zand, klei, asfalt), de hygiënische toestand (bewatering, reiniging), luchtverontreiniging door industriële emissies en de hygiënische toestand van de gebouwen.

Stof irriteert mechanisch de slijmvliezen van de bovenste luchtwegen en de ogen. Systematische inademing van stof veroorzaakt aandoeningen van de luchtwegen. Bij het ademen door de neus wordt tot 40-50% van het stof vastgehouden. Microscopisch stof, dat lange tijd in een zwevende toestand blijft, is het meest ongunstig op het gebied van hygiëne. De elektrische lading van het stof vergroot het vermogen om de longen binnen te dringen en erin te blijven hangen. Stof. dat lood, arseen, chroom en andere giftige stoffen bevat, veroorzaakt typische vergiftigingsverschijnselen en wanneer het niet alleen door inademing wordt gepenetreerd, maar ook door de huid en het maagdarmkanaal. In stoffige lucht wordt de intensiteit van zonnestraling en luchtionisatie aanzienlijk verminderd. Om de nadelige effecten van stof op het lichaam te voorkomen, worden woongebouwen vanaf de loefzijde afgevoerd naar luchtverontreinigende stoffen. Daartussen zijn sanitaire beschermingszones van 50-1000 m breed en meer aangebracht. In residentiële gebouwen, systematische natte reiniging, ventilatie van gebouwen, verandering van schoenen en bovenkleding, gebruik van niet-stoffige grond en water geven in open ruimtes.

lucht micro-organismen. Bacteriële luchtverontreiniging, evenals andere milieu-objecten (water, bodem), is epidemiologisch gevaarlijk. Er zijn verschillende micro-organismen in de lucht: bacteriën, virussen, schimmels, gistcellen. De meest voorkomende is de via de lucht verspreide methode van overdracht van infecties: een groot aantal microben komt de lucht binnen en bij het ademen komen ze in de luchtwegen van gezonde mensen. Bijvoorbeeld bij luid praten, en nog meer bij hoesten en niezen, worden de kleinste druppeltjes op een afstand van 1-1,5 m gespoten en met lucht verspreid tot 8-9 m. Deze druppeltjes kunnen 4-5 uur in suspensie blijven , maar in de meeste gevallen bezinken in 40-60 minuten. In stof blijven het griepvirus en de difteriebacillen 120-150 dagen levensvatbaar. Er is een bekende relatie: hoe meer stof in de binnenlucht, hoe meer microflora daarin aanwezig is.

Je kunt het niet aanraken, je kunt het niet zien, en het belangrijkste dat we hem verschuldigd zijn, is het leven. Natuurlijk is dit de lucht die niet de laatste plaats inneemt in de folklore van elke natie. Hoe de mensen uit de oudheid het zich voorstelden en wat het werkelijk is, zal ik hieronder schrijven.

De gassen waaruit lucht bestaat

Natuurlijk mengsel van gassen lucht genoemd. De noodzaak en het belang ervan voor de levenden kan nauwelijks worden onderschat - het speelt een belangrijke rol in oxidatieve processen, die gepaard gaan met het vrijkomen van energie die nodig is voor alle levende wezens. Door middel van experimenten konden wetenschappers de exacte samenstelling bepalen, maar het belangrijkste dat moet worden begrepen, is: het is geen homogene stof, maar een gasmengsel. Ongeveer 99% van de samenstelling is een mengsel van zuurstof en stikstof, en in het algemeen lucht vormt de atmosfeer onze planeet. Het mengsel bestaat dus uit de volgende gassen:

methaan;
krypton;
helium;
xenon;
waterstof;
neon;
kooldioxide;
zuurstof;
stikstof;
argon.

het zou genoteerd moeten worden dat samenstelling is niet constant en kan aanzienlijk verschillen van site tot site. Grote steden worden bijvoorbeeld gekenmerkt door een hoog gehalte aan koolstofdioxide. In de bergen zal worden waargenomen verlaagd zuurstofgehalte, aangezien dit gas zwaarder is dan stikstof, en naarmate het stijgt, zal de dichtheid afnemen. Wetenschap zegt dat samenstelling kan verschillen in verschillende delen van de planeet 1% tot 4% voor elk van de gassen.

Naast het percentage gassen wordt lucht gekenmerkt door de volgende parameters:

vochtigheid;
temperatuur;
druk.

Lucht is constant in beweging, vormen verticale stromen. Horizontaal - winden die afhankelijk zijn van bepaalde natuurlijke omstandigheden, daarom kunnen ze verschillende kenmerken van snelheid, kracht en richting hebben.

Lucht in folklore

Legenden van elke natie geef de lucht enkele "levende" eigenschappen. In de regel waren de geesten van dit element ongrijpbare en onzichtbare wezens. Volgens de legende zouden ze bewoonde bergtoppen of wolken, en verschilde in aanleg voor de persoon. Zij waren degenen die dachten sneeuwvlokken gemaakt en wolken verzameld in de wolken, vliegend door de lucht op de wind.

De Egyptenaren beschouwden lucht als een symbool van het leven en de Indianen geloofden dat uitademing van Brahma - leven, en inademing, respectievelijk - dood. Wat de Slaven betreft, de lucht (wind) nam bijna een centrale plaats in in de legendes van dit volk. Hij kon kleine verzoeken horen en soms zelfs vervullen. Hij was echter niet altijd vriendelijk en sprak soms aan de kant van de krachten van het kwaad. in de vorm van een kwaadaardige en onvoorspelbare zwerver.

Lucht is een natuurlijk mengsel van gassen

Bij het woord "lucht" komen de meesten van ons onwillekeurig voor de geest, misschien een wat naïeve vergelijking: lucht is wat we inademen. Inderdaad, het etymologische woordenboek van de Russische taal geeft aan dat het woord "lucht" is ontleend aan de kerkslavische taal: "zucht". Vanuit biologisch oogpunt is lucht daarom het medium voor het in stand houden van het leven door zuurstof. De samenstelling van de lucht mag dan geen zuurstof bevatten - het leven zou zich nog steeds in anaërobe vormen ontwikkelen. Maar de volledige afwezigheid van lucht sluit blijkbaar de mogelijkheid van het bestaan van organismen uit.

Voor natuurkundigen is lucht in de eerste plaats de atmosfeer van de aarde en de gasomhulling die de aarde omringt.

En wat is de lucht zelf in termen van chemie?

Het kostte wetenschappers veel kracht, arbeid en geduld om dit mysterie van de natuur te ontrafelen, dat lucht geen onafhankelijke substantie is, zoals meer dan 200 jaar geleden werd gedacht, maar een complex mengsel van gassen is. Voor het eerst sprak de wetenschapper-kunstenaar Leonardo da Vinci over de complexe samenstelling van lucht (XV eeuw).

Ongeveer 4 miljard jaar geleden bestond de atmosfeer van de aarde voornamelijk uit koolstofdioxide. Geleidelijk loste het op in water, reageerde het met stenen en vormde carbonaten en bicarbonaten van calcium en magnesium. Met de komst van groene planten begon dit proces veel sneller te verlopen. Tegen de tijd dat de mens verscheen, was koolstofdioxide, zo noodzakelijk voor planten, al schaars geworden. De concentratie in de lucht vóór de industriële revolutie was slechts 0,029%. In de loop van 1,5 Ma nam het zuurstofgehalte geleidelijk toe.

De chemische samenstelling van de lucht

Componenten
Componenten	op volume	Bij gewicht
Stikstof ( nr. 2)	78,09	75,50
Zuurstof (O2)	20,95	23,10
Edelgassen (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, meestal argon)	0,94
Koolmonoxide (IV) - kooldioxide	0,03	0,046

Voor het eerst werd de kwantitatieve samenstelling van lucht vastgesteld door de Franse wetenschapper Antoine Laurent Lavoisier. Op basis van de resultaten van zijn bekende 12-daagse experiment concludeerde hij dat alle lucht als geheel bestaat uit zuurstof, geschikt voor ademhaling en verbranding, en stikstof, een levenloos gas, in verhoudingen van 1/5 en 4/5 volume. , respectievelijk. Hij verwarmde metallisch kwik in een retort op een vuurpot gedurende 12 dagen. Het uiteinde van de retort werd onder de bel gebracht, in een vat met kwik geplaatst. Als gevolg hiervan steeg het kwikgehalte in de bel met ongeveer 1/5. Op het oppervlak van kwik in de retort werd een oranjekleurige substantie gevormd, kwikoxide. Het gas dat onder de bel achterbleef, was niet in te ademen. De wetenschapper stelde voor om "vitale lucht" te hernoemen in "zuurstof", omdat wanneer ze in zuurstof worden verbrand, de meeste stoffen in zuren veranderen en "verstikkende lucht" in "stikstof", omdat. het ondersteunt het leven niet, schaadt het leven.

Lavoisier-ervaring

De kwalitatieve samenstelling van lucht kan met het volgende experiment worden aangetoond.

Het belangrijkste bestanddeel van lucht is voor ons zuurstof, het is in de lucht 21% van het volume. Zuurstof wordt verdund met een grote hoeveelheid stikstof - 78% van het luchtvolume en een relatief klein volume aan edele inerte gassen - ongeveer 1%. Lucht bevat ook variabele componenten - koolmonoxide (IV) of kooldioxide en waterdamp, waarvan de hoeveelheid afhankelijk is van verschillende redenen. Deze stoffen komen van nature in de atmosfeer terecht. Bij vulkaanuitbarstingen komen zwaveldioxide, waterstofsulfide en elementaire zwavel vrij in de atmosfeer. Stofstormen dragen bij aan het verschijnen van stof in de lucht. Stikstofoxiden komen ook in de atmosfeer terecht tijdens elektrische bliksemontladingen, waarbij stikstof en zuurstof in de lucht met elkaar reageren, of door de activiteit van bodembacteriën die stikstofoxiden uit nitraten kunnen vrijmaken; hieraan bijdragen en bosbranden en het verbranden van veenmoerassen. De processen van vernietiging van organische stoffen gaan gepaard met de vorming van verschillende gasvormige zwavelverbindingen. Het water in de lucht bepaalt de luchtvochtigheid. Andere stoffen hebben een negatieve rol: ze vervuilen de atmosfeer. Er is bijvoorbeeld veel koolstofdioxide in de lucht van steden zonder groen, waterdamp - boven het oppervlak van de oceanen en zeeën. De lucht bevat een kleine hoeveelheid zwaveloxide (IV) of zwaveldioxide, ammoniak, methaan, stikstofmonoxide (I) of lachgas, waterstof. De lucht in de buurt van industriële ondernemingen, gas- en olievelden of vulkanen is er bijzonder mee verzadigd. In de bovenste atmosfeer is er nog een gas - ozon. Er vliegt ook een verscheidenheid aan stof in de lucht, wat we gemakkelijk kunnen opmerken als we vanaf de zijkant kijken naar een dunne lichtstraal die van achter het gordijn in een verduisterde kamer valt.

Permanente samenstellende gassen van lucht:

· Zuurstof

· Stikstof

· inerte gassen

Variabele samenstellende gassen van lucht:

· Koolmonoxide (IV)

· Ozon

· Ander

Conclusie.

1. Lucht is een natuurlijk mengsel van gasvormige stoffen, waarbij elke stof zijn fysische en chemische eigenschappen heeft en behoudt, zodat lucht kan worden afgescheiden.

2. Lucht is een kleurloze gasvormige oplossing, dichtheid - 1.293 g / l, bij temperaturen van -190 0 C verandert het in een vloeibare toestand. Vloeibare lucht is een blauwachtige vloeistof.

3. Levende organismen zijn nauw verwant aan stoffen in de lucht die een bepaald effect op hen hebben. En tegelijkertijd beïnvloeden levende organismen het, omdat ze bepaalde functies vervullen: redox - oxideer bijvoorbeeld koolhydraten tot koolstofdioxide en herstel het tot koolhydraten; gas - gassen absorberen en uitstoten.

Dus levende organismen die in het verleden zijn gecreëerd en de atmosfeer van onze planeet miljoenen jaren in stand houden.

Luchtvervuiling - introductie van nieuwe niet-karakteristieke fysische, chemische en biologische stoffen in de atmosferische lucht of een verandering in de natuurlijke gemiddelde langetermijnconcentratie van deze stoffen daarin.

Tijdens fotosynthese wordt koolstofdioxide uit de atmosfeer verwijderd en in de processen van ademhaling en verrotting wordt het teruggegeven. Het evenwicht tussen deze twee gassen, dat tijdens de evolutie van de planeet tot stand kwam, begon te worden verstoord, vooral in de tweede helft van de 20e eeuw, toen de invloed van de mens op de natuur begon toe te nemen. Tot nu toe lost de natuur de schendingen van dit evenwicht op dankzij het water van de oceaan en zijn algen. Maar hoe lang zullen de krachten van de natuur duren?

Schema. Luchtvervuiling

Belangrijkste luchtverontreinigende stoffen in Rusland

Het aantal auto's groeit gestaag, vooral in grote steden neemt de uitstoot van schadelijke stoffen in de lucht toe. "Op het geweten" van auto's 60% van de uitstoot van schadelijke stoffen in de stad!
Russische thermische centrales stoten tot 30% van de verontreinigende stoffen uit in de atmosfeer, en nog eens 30% is de bijdrage van de industrie (ferro- en non-ferrometallurgie, olieproductie en olieraffinage, de chemische industrie en de productie van bouwmaterialen). Het niveau van luchtverontreiniging door natuurlijke bronnen is achtergrond ( 31–41% ), verandert het weinig in de tijd ( 59–69% ). Momenteel heeft het probleem van antropogene vervuiling van de atmosfeer een mondiaal karakter gekregen. Welke verontreinigende stoffen die gevaarlijk zijn voor alle levende wezens komen de atmosfeer binnen? Dit zijn cadmium, lood, kwik, arseen, koper, roet, mercaptanen, fenol, chloor, zwavel- en salpeterzuur en andere stoffen. We zullen in de toekomst enkele van deze stoffen bestuderen, hun fysische en chemische eigenschappen leren kennen en praten over de vernietigende kracht die erin schuilt voor onze gezondheid.

De omvang van de milieuvervuiling van de planeet, Rusland

In welke landen van de wereld is de lucht het meest vervuild door uitlaatgassen van voertuigen?
Het grootste gevaar van luchtverontreiniging door uitlaatgassen bedreigt landen met een krachtig wagenpark. In de Verenigde Staten zijn motorvoertuigen bijvoorbeeld verantwoordelijk voor ongeveer de helft van alle schadelijke emissies in de atmosfeer (tot 50 miljoen ton per jaar). Het wagenpark van West-Europa stoot jaarlijks tot 70 miljoen ton schadelijke stoffen de lucht in en in Duitsland bijvoorbeeld zijn 30 miljoen auto's goed voor 70% van de totale hoeveelheid schadelijke uitstoot. In Rusland wordt de situatie verergerd door het feit dat de voertuigen die in gebruik zijn slechts 14,5% aan de milieunormen voldoen.
Het vervuilt de atmosfeer en het luchttransport met uitlaatgassen van vele duizenden vliegtuigen. Volgens schattingen van experts komt als gevolg van de activiteiten van het wereldwijde wagenpark (dat is ongeveer 500 miljoen motoren) jaarlijks 4,5 miljard ton koolstofdioxide alleen in de atmosfeer terecht.
Waarom zijn deze verontreinigende stoffen gevaarlijk? Zware metalen - lood, cadmium, kwik - hebben een schadelijk effect op het menselijk zenuwstelsel, koolmonoxide - op de samenstelling van het bloed; zwaveldioxide reageert met regen en sneeuwwater om zuur te vormen en veroorzaakt zure regen. Wat is de omvang van deze vervuilingen? De belangrijkste regio's van de verspreiding van zure regen zijn de VS, West-Europa en Rusland. Onlangs zouden ook de industriële regio's van Japan, China, Brazilië en India daarin moeten worden opgenomen. Het concept van grensoverschrijdende natuur wordt geassocieerd met de verspreiding van zure neerslag - de afstand tussen de gebieden van hun vorming en de gebieden met neerslag kan honderden of zelfs duizenden kilometers zijn. De belangrijkste "boosdoener" van zure regen in het zuiden van Scandinavië zijn bijvoorbeeld de industriële regio's van Groot-Brittannië, België, Nederland en Duitsland. In de Canadese provincies Ontario en Quebec wordt zure regen overgebracht vanuit aangrenzende gebieden van de Verenigde Staten. Op het grondgebied van Rusland wordt deze neerslag door westelijke winden vanuit Europa meegevoerd.
Er is een ongunstige ecologische situatie ontstaan in het noordoosten van China, in de Pacifische zone van Japan, in de steden Mexico-Stad, Sao Paulo, Buenos Aires. In Rusland overschreed in 1993 in 231 steden met een totale bevolking van 64 miljoen mensen het gehalte aan schadelijke stoffen in de lucht de norm. In 86 steden leven 40 miljoen mensen in omstandigheden waar de vervuiling 10 keer groter is dan de norm. Onder deze steden zijn Bryansk, Cherepovets, Saratov, Ufa, Chelyabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznetsk, Norilsk, Rostov. Wat de hoeveelheid schadelijke uitstoot betreft, wordt de eerste plaats in Rusland ingenomen door de Oeral. Dus in de regio Sverdlovsk voldoet de toestand van de atmosfeer niet aan de normen in 20 gebieden waar 60% van de bevolking leeft. In de stad Karabash, in de regio Tsjeljabinsk, stoot een kopersmelter voor elke inwoner jaarlijks 9 ton schadelijke stoffen uit in de atmosfeer. De incidentie van kanker is hier 338 gevallen per 10.000 inwoners.
Er is ook een alarmerende situatie ontstaan in de Wolga-regio, in het zuiden van West-Siberië, in Centraal-Rusland. In Ulyanovsk, meer dan het gemiddelde voor Rusland, lijden mensen aan aandoeningen van de bovenste luchtwegen. De incidentie van longkanker is sinds 1970 vertwintigvoudigd en de stad heeft een van de hoogste kindersterftecijfers in Rusland.
In de stad Dzerzhinsk is een groot aantal chemische bedrijven geconcentreerd in een beperkt gebied. In de afgelopen 8 jaar zijn hier 60 zeer giftige stoffen in de atmosfeer vrijgekomen, wat heeft geleid tot noodsituaties, in sommige gevallen met de dood van mensen tot gevolg. In de Wolga-regio valt jaarlijks tot 300 duizend ton roet, as, roet en koolstofoxiden op stadsbewoners. Moskou staat op de 15e plaats van de Russische steden wat betreft het totale niveau van luchtvervuiling.

Gassamenstelling van atmosferische lucht

De gassamenstelling van de lucht die we inademen is 78% stikstof, 21% zuurstof en 1% andere gassen. Maar in de atmosfeer van grote industriesteden wordt deze verhouding vaak geschonden. Een aanzienlijk deel bestaat uit schadelijke onzuiverheden die worden veroorzaakt door emissies van bedrijven en voertuigen. Gemotoriseerd vervoer brengt veel onzuiverheden in de atmosfeer: koolwaterstoffen van onbekende samenstelling, benzo(a)pyreen, kooldioxide, zwavel- en stikstofverbindingen, lood, koolmonoxide.

De atmosfeer bestaat uit een mengsel van een aantal gassen - lucht, waarin colloïdale onzuiverheden zijn gesuspendeerd - stof, druppels, kristallen, enz. De samenstelling van atmosferische lucht verandert weinig met de hoogte. Vanaf een hoogte van ongeveer 100 km verschijnt echter ook atomaire zuurstof als gevolg van de dissociatie van moleculen, samen met moleculaire zuurstof en stikstof, en de zwaartekrachtscheiding van gassen begint. Boven 300 km overheerst atomaire zuurstof in de atmosfeer, boven 1000 km helium en dan atomaire waterstof. De druk en dichtheid van de atmosfeer nemen af met de hoogte; ongeveer de helft van de totale massa van de atmosfeer is geconcentreerd in de onderste 5 km, 9/10 - in de onderste 20 km en 99,5% - in de onderste 80 km. Op een hoogte van ongeveer 750 km daalt de luchtdichtheid tot 10-10 g/m3 (terwijl deze nabij het aardoppervlak ongeveer 103 g/m3) is, maar zelfs zo'n lage dichtheid is nog steeds voldoende voor het optreden van aurora's. De atmosfeer heeft geen scherpe bovengrens; de dichtheid van de samenstellende gassen

De samenstelling van de atmosferische lucht die ieder van ons inademt, omvat verschillende gassen, waarvan de belangrijkste zijn: stikstof (78,09%), zuurstof (20,95%), waterstof (0,01%) koolstofdioxide (kooldioxide) (0,03%) en inert gassen (0,93%). Daarnaast is er altijd een bepaalde hoeveelheid waterdamp in de lucht, waarvan de hoeveelheid altijd verandert met de temperatuur: hoe hoger de temperatuur, hoe groter het dampgehalte en vice versa. Door schommelingen in de hoeveelheid waterdamp in de lucht is ook het percentage gassen daarin variabel. Alle gassen in de lucht zijn kleur- en geurloos. Het gewicht van lucht varieert niet alleen afhankelijk van de temperatuur, maar ook van het gehalte aan waterdamp erin. Bij dezelfde temperatuur is het gewicht van droge lucht groter dan dat van vochtige lucht, omdat: waterdamp is veel lichter dan luchtdamp.

De tabel toont de gassamenstelling van de atmosfeer in volumetrische massaverhouding, evenals de levensduur van de hoofdcomponenten:

onderdeel	% in volume	% massa
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ar	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
nee	1,8 10 -3	1,4 10 -3
Hij	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

De eigenschappen van de gassen waaruit atmosferische lucht bestaat, veranderen onder druk.

Bijvoorbeeld: zuurstof onder een druk van meer dan 2 atmosfeer heeft een toxisch effect op het lichaam.

Stikstof onder druk van meer dan 5 atmosfeer heeft een verdovende werking (stikstofvergiftiging). Een snelle stijging van de diepte veroorzaakt decompressieziekte door de snelle afgifte van stikstofbellen uit het bloed, alsof het schuimt.

Een toename van koolstofdioxide van meer dan 3% in het ademhalingsmengsel veroorzaakt de dood.

Elke component die deel uitmaakt van de lucht, met een drukverhoging tot bepaalde limieten, wordt een gif dat het lichaam kan vergiftigen.

Onderzoek naar de gassamenstelling van de atmosfeer. atmosferische chemie

Voor de geschiedenis van de snelle ontwikkeling van een relatief jonge tak van wetenschap die atmosferische chemie wordt genoemd, is de term "spurt" (worp) die wordt gebruikt in hogesnelheidssporten het meest geschikt. Het schot van het startpistool was misschien twee artikelen die in het begin van de jaren zeventig werden gepubliceerd. Ze gingen over de mogelijke vernietiging van ozon in de stratosfeer door stikstofoxiden - NO en NO 2 . De eerste was van de toekomstige Nobelprijswinnaar en vervolgens een medewerker van de Universiteit van Stockholm, P. Krutzen, die de waarschijnlijke bron van stikstofoxiden in de stratosfeer beschouwde als natuurlijk voorkomend lachgas N 2 O dat vergaat onder invloed van zonlicht. De auteur van het tweede artikel, G. Johnston, een chemicus van de University of California in Berkeley, suggereerde dat stikstofoxiden in de stratosfeer verschijnen als gevolg van menselijke activiteit, namelijk door de uitstoot van verbrandingsproducten van straalmotoren van hoge- hoogte vliegtuigen.

Bovenstaande hypothesen zijn natuurlijk niet uit het niets ontstaan. De verhouding van ten minste de belangrijkste componenten in de atmosferische lucht - moleculen van stikstof, zuurstof, waterdamp, enz. - was veel eerder bekend. Al in de tweede helft van de 19e eeuw. in Europa zijn metingen gedaan van de ozonconcentratie in de oppervlaktelucht. In de jaren dertig ontdekte de Engelse wetenschapper S. Chapman het mechanisme van ozonvorming in een puur zuurstofatmosfeer, wat wijst op een reeks interacties van zuurstofatomen en -moleculen, evenals ozon in afwezigheid van andere luchtcomponenten. Eind jaren vijftig toonden meteorologische raketmetingen echter aan dat er veel minder ozon in de stratosfeer was dan volgens de Chapman-reactiecyclus zou moeten zijn. Hoewel dit mechanisme tot op de dag van vandaag fundamenteel blijft, is het duidelijk geworden dat er enkele andere processen zijn die ook actief betrokken zijn bij de vorming van ozon in de atmosfeer.

Het is vermeldenswaard dat aan het begin van de jaren zeventig kennis op het gebied van atmosferische chemie voornamelijk werd verkregen door de inspanningen van individuele wetenschappers, wier onderzoek niet werd verenigd door enig maatschappelijk significant concept en meestal puur academisch van aard was. Een ander ding is het werk van Johnston: volgens zijn berekeningen zouden 500 vliegtuigen, die 7 uur per dag vliegen, de hoeveelheid ozon in de stratosfeer met minstens 10% kunnen verminderen! En als deze beoordelingen eerlijk waren, zou het probleem onmiddellijk een sociaal-economisch probleem worden, aangezien in dit geval alle programma's voor de ontwikkeling van supersonische transportluchtvaart en aanverwante infrastructuur een aanzienlijke aanpassing zouden moeten ondergaan, en misschien zelfs sluiting. Bovendien rees toen voor het eerst echt de vraag dat antropogene activiteit niet een lokale, maar een wereldwijde ramp zou kunnen veroorzaken. Natuurlijk had de theorie in de huidige situatie een zeer harde en tegelijkertijd snelle verificatie nodig.

Bedenk dat de essentie van de bovenstaande hypothese was dat stikstofmonoxide reageert met ozon NO + O 3 ® NO 2 + O 2, waarna het stikstofdioxide dat bij deze reactie wordt gevormd reageert met het zuurstofatoom NO 2 + O ® NO + O 2 , waardoor de aanwezigheid van NO in de atmosfeer wordt hersteld, terwijl het ozonmolecuul onherstelbaar verloren gaat. In dit geval wordt zo'n paar reacties, die de stikstofkatalytische cyclus van ozonafbraak vormen, herhaald totdat chemische of fysische processen leiden tot de verwijdering van stikstofoxiden uit de atmosfeer. Zo wordt NO 2 bijvoorbeeld geoxideerd tot salpeterzuur HNO 3, dat zeer goed oplosbaar is in water, en daarom door wolken en neerslag uit de atmosfeer wordt verwijderd. De katalytische stikstofcyclus is zeer efficiënt: één NO-molecuul slaagt erin om tienduizenden ozonmoleculen te vernietigen tijdens zijn verblijf in de atmosfeer.

Maar zoals u weet, problemen komen niet alleen. Al snel ontdekten specialisten van Amerikaanse universiteiten - Michigan (R. Stolyarsky en R. Cicerone) en Harvard (S. Wofsi en M. McElroy) - dat ozon een nog meedogenlozere vijand zou kunnen hebben - chloorverbindingen. Volgens hun schattingen was de chloorkatalytische cyclus van ozonafbraak (reacties Cl + O 3 ® ClO + O 2 en ClO + O ® Cl + O 2) verschillende keren efficiënter dan de stikstofcyclus. De enige reden voor voorzichtig optimisme was dat de hoeveelheid natuurlijk voorkomend chloor in de atmosfeer relatief klein is, wat betekent dat het algehele effect van zijn impact op ozon misschien niet al te sterk is. De situatie veranderde echter drastisch toen in 1974 medewerkers van de Universiteit van Californië in Irvine, S. Rowland en M. Molina ontdekten dat de bron van chloor in de stratosfeer chlo(CFK's) zijn, die veel worden gebruikt in de koeling. eenheden, spuitbussen, enz. Omdat ze niet-ontvlambaar, niet-toxisch en chemisch passief zijn, worden deze stoffen langzaam getransporteerd door opstijgende luchtstromen van het aardoppervlak naar de stratosfeer, waar hun moleculen worden vernietigd door zonlicht, wat resulteert in het vrijkomen van vrije chlooratomen. De industriële productie van CFK's, die begon in de jaren '30, en hun uitstoot in de atmosfeer nam in alle daaropvolgende jaren gestaag toe, vooral in de jaren '70 en '80. Zo hebben theoretici in zeer korte tijd twee problemen in de atmosferische chemie geïdentificeerd die worden veroorzaakt door intense antropogene vervuiling.

Om de levensvatbaarheid van de voorgestelde hypothesen te testen, was het echter noodzakelijk om veel taken uit te voeren.

Allereerst, laboratoriumonderzoek uitbreiden, waarbij het mogelijk zou zijn om de snelheden van fotochemische reacties tussen verschillende componenten van atmosferische lucht te bepalen of te verduidelijken. Het moet gezegd dat de zeer magere gegevens over deze snelheden die destijds bestonden ook behoorlijk (tot enkele honderden procenten) fouten bevatten. Bovendien kwamen de omstandigheden waaronder de metingen werden uitgevoerd in de regel niet veel overeen met de realiteit van de atmosfeer, wat de fout ernstig verergerde, aangezien de intensiteit van de meeste reacties afhing van de temperatuur en soms van druk of atmosferische lucht dikte.

Ten tweede, intensief bestuderen van de stralingsoptische eigenschappen van een aantal kleine atmosferische gassen in laboratoriumomstandigheden. Moleculen van een aanzienlijk aantal componenten van atmosferische lucht worden vernietigd door de ultraviolette straling van de zon (bij fotolysereacties), waaronder niet alleen de hierboven genoemde CFK's, maar ook moleculaire zuurstof, ozon, stikstofoxiden en vele andere. Daarom waren schattingen van de parameters van elke fotolysereactie net zo noodzakelijk en belangrijk voor de juiste reproductie van atmosferische chemische processen als de snelheden van reacties tussen verschillende moleculen.