Prosentandelen av gasser i luften. Luft: hva puster vi inn? Hvilket oksygennivå er optimalt for livet

Atmosfærisk luft er en blanding av ulike gasser. Den inneholder konstante komponenter i atmosfæren (oksygen, nitrogen, karbondioksid), inerte gasser (argon, helium, neon, krypton, hydrogen, xenon, radon), små mengder ozon, lystgass, metan, jod, vanndamp, som f.eks. samt i varierende mengder, ulike urenheter av naturlig opprinnelse og forurensning som følge av menneskelig produksjonsvirksomhet.

Oksygen (O2) er den viktigste delen av luften for mennesker. Det er nødvendig for implementering av oksidative prosesser i kroppen. I den atmosfæriske luften er oksygeninnholdet 20,95%, i luften som utåndes av en person - 15,4-16%. Dens reduksjon i atmosfærisk luft til 13-15% fører til brudd på fysiologiske funksjoner, og til 7-8% - til døden.

Nitrogen (N) - er hovedkomponenten i atmosfærisk luft. Luften som inhaleres og puster ut av en person inneholder omtrent samme mengde nitrogen - 78,97-79,2%. Den biologiske rollen til nitrogen ligger hovedsakelig i det faktum at det er et fortynningsmiddel av oksygen, siden liv er umulig i rent oksygen. Med en økning i nitrogeninnholdet til 93 % inntreffer døden.

Karbondioksid (karbondioksid), CO2 - er en fysiologisk regulator av respirasjon. Innholdet i ren luft er 0,03%, i utånding av en person - 3%.

En nedgang i konsentrasjonen av CO2 i innåndingsluften er ikke farlig, pga. det nødvendige nivået av det i blodet opprettholdes av reguleringsmekanismer på grunn av frigjøring under metabolske prosesser.

En økning i innholdet av karbondioksid i innåndingsluften opp til 0,2 % får en person til å føle seg uvel, ved 3-4 % er det en opphisset tilstand, hodepine, tinnitus, hjertebank, nedgang i pulsen, og ved 8 % der er alvorlig forgiftning, tap av bevissthet og døden kommer.

Nylig har konsentrasjonen av karbondioksid i luften i industribyer økt som et resultat av intens luftforurensning fra drivstoffforbrenningsprodukter. En økning i CO2 i den atmosfæriske luften fører til utseendet av giftig tåke i byer og "drivhuseffekten" forbundet med forsinkelsen av den termiske strålingen av jorden av karbondioksid.

En økning i CO2-innholdet over den etablerte normen indikerer en generell forverring av den sanitære tilstanden til luften, siden sammen med karbondioksid kan andre giftige stoffer samle seg, ioniseringsregimet kan forverres, støv og mikrobiell forurensning kan øke.

Ozon (O3). Dens hovedmengde er notert på nivået 20-30 km fra jordens overflate. Overflatelagene i atmosfæren inneholder en ubetydelig mengde ozon - ikke mer enn 0,000001 mg/l. Ozon beskytter jordens levende organismer mot de skadelige effektene av kortbølget ultrafiolett stråling og absorberer samtidig langbølget infrarød stråling som kommer fra jorden, og beskytter den mot overdreven avkjøling. Ozon har oksiderende egenskaper, så konsentrasjonen i den forurensede luften i byer er lavere enn i landlige områder. I denne forbindelse ble ozon ansett som en indikator på luftens renhet. Imidlertid har det nylig blitt fastslått at ozon dannes som et resultat av fotokjemiske reaksjoner under dannelsen av smog, derfor regnes påvisning av ozon i den atmosfæriske luften i store byer som en indikator på forurensning.

Inerte gasser - har ikke en uttalt hygienisk og fysiologisk betydning.

Menneskelig økonomisk og industriell aktivitet er en kilde til luftforurensning med ulike gassformige urenheter og suspenderte partikler. Det økte innholdet av skadelige stoffer i atmosfæren og inneluften påvirker menneskekroppen negativt. I denne forbindelse er den viktigste hygieniske oppgaven reguleringen av deres tillatte innhold i luften.

Den sanitære og hygieniske tilstanden til luften vurderes vanligvis ut fra de maksimalt tillatte konsentrasjonene (MPC) av skadelige stoffer i luften i arbeidsområdet.

MPC for skadelige stoffer i luften i arbeidsområdet er konsentrasjonen som under daglig 8-timers arbeid, men ikke mer enn 41 timer i uken, under hele arbeidserfaringen ikke forårsaker sykdommer eller avvik i helsetilstanden til nåværende og påfølgende generasjoner. Etabler MPC-gjennomsnittet daglig og maksimalt én gang (handling opptil 30 minutter i luften i arbeidsområdet). MPC for samme stoff kan være forskjellig avhengig av varigheten av eksponeringen for mennesker.

Hos næringsmiddelbedrifter er hovedårsakene til luftforurensning med skadelige stoffer brudd på den teknologiske prosessen og nødsituasjoner (kloakk, ventilasjon, etc.).

Hygieniske farer i inneluften er karbonmonoksid, ammoniakk, hydrogensulfid, svoveldioksid, støv osv., samt luftforurensning fra mikroorganismer.

Karbonmonoksid (CO) er en luktfri og fargeløs gass som kommer inn i luften som et produkt av ufullstendig forbrenning av flytende og fast brensel. Det forårsaker akutt forgiftning ved en luftkonsentrasjon på 220-500 mg/m3 og kronisk forgiftning ved konstant innånding av en konsentrasjon på 20-30 mg/m3. Gjennomsnittlig daglig MPC for karbonmonoksid i atmosfærisk luft er 1 mg/m3, i luften i arbeidsområdet - fra 20 til 200 mg/m3 (avhengig av arbeidets varighet).

Svoveldioksid (S02) er det vanligste luftforurensende stoffet, da svovel finnes i ulike drivstoff. Denne gassen har en generell giftig effekt og forårsaker luftveissykdommer. Den irriterende effekten av gassen oppdages når konsentrasjonen i luften er mer enn 20 mg/m3. I den atmosfæriske luften er den gjennomsnittlige daglige maksimalt tillatte konsentrasjonen av svoveldioksid 0,05 mg/m3, i luften i arbeidsområdet - 10 mg/m3.

Hydrogensulfid (H2S) - kommer vanligvis inn i atmosfærisk luft med avfall fra kjemiske, oljeraffinerier og metallurgiske anlegg, og dannes også og kan forurense inneluften som følge av nedbryting av matavfall og proteinprodukter. Hydrogensulfid har en generell toksisk effekt og gir ubehag hos mennesker ved en konsentrasjon på 0,04-0,12 mg/m3, og en konsentrasjon på mer enn 1000 mg/m3 kan være dødelig. I den atmosfæriske luften er den gjennomsnittlige daglige tillatte konsentrasjonen av hydrogensulfid 0,008 mg/m3, i luften i arbeidsområdet - opptil 10 mg/m3.

Ammoniakk (NH3) - akkumuleres i luften i lukkede rom under nedbrytning av proteinprodukter, funksjonsfeil i kjøleenheter med ammoniakkkjøling, i tilfelle ulykker i kloakkanlegg, etc. Det er giftig for kroppen.

Akrolein er et produkt av nedbrytning av fett under varmebehandling, som kan forårsake allergiske sykdommer under industrielle forhold. MPC i arbeidsområdet - 0,2 mg/m3.

Polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) - deres assosiasjon med utviklingen av ondartede neoplasmer har blitt notert. Den vanligste og mest aktive av dem er 3-4-benz (a) pyren, som frigjøres under forbrenning av drivstoff: kull, olje, bensin, gass. Den maksimale mengden 3-4-benzo(a)pyren frigjøres under forbrenning av kull, minimum - under forbrenning av gass. I matforedlingsanlegg kan langvarig bruk av overopphetet fett være en kilde til PAH-luftforurensning. Gjennomsnittlig daglig MPC for sykliske aromatiske hydrokarboner i atmosfærisk luft bør ikke overstige 0,001 mg/m3.

Mekaniske urenheter - støv, jordpartikler, røyk, aske, sot. Støvet øker med utilstrekkelig landskapsforming av territoriet, uforbedrede adkomstveier, brudd på innsamling og fjerning av produksjonsavfall, samt brudd på det sanitære rengjøringsregimet (tørr eller uregelmessig våtrengjøring, etc.). I tillegg øker støvheten til lokalene med brudd på enheten og driften av ventilasjon, planleggingsbeslutninger (for eksempel med utilstrekkelig isolasjon av pantryet med grønnsaker fra produksjonsverksteder, etc.).

Påvirkningen av støv på en person avhenger av størrelsen på støvpartikler og deres egenvekt. Det farligste for mennesker er støvpartikler mindre enn 1 mikron i diameter, fordi de trenger lett inn i lungene og kan forårsake deres kroniske sykdom (pneumokoniose). Støv som inneholder urenheter av giftige kjemiske forbindelser har en giftig effekt på kroppen.

MPC for sot og sot er strengt regulert på grunn av innholdet av kreftfremkallende hydrokarboner (PAH): gjennomsnittlig daglig MPC for sot er 0,05 mg/m3.

I konfektverksteder med høy kapasitet er det mulig å støve luften med sukker og melstøv. Melstøv i form av aerosoler kan forårsake irritasjon av luftveiene, samt allergiske sykdommer. MPC-melstøv i arbeidsområdet bør ikke overstige 6 mg/m3. Innenfor disse grensene (2-6 mg/m3) reguleres maksimalt tillatte konsentrasjoner av andre typer vegetabilsk støv som ikke inneholder mer enn 0,2 % silisiumforbindelser.

Det er viktig i implementeringen av respirasjonsfunksjonen. Atmosfærisk luft er en blanding av gasser: oksygen, karbondioksid, argon, nitrogen, neon, krypton, xenon, hydrogen, ozon osv. Oksygen er det viktigste. I hvile absorberer en person 0,3 l / min. Ved fysisk aktivitet øker oksygenforbruket og kan komme opp i 4,5–8 l/min Svingninger i oksygeninnholdet i atmosfæren er små og overstiger ikke 0,5 %. Hvis oksygeninnholdet synker til 11-13 %, er det fenomener med oksygenmangel. Et oksygeninnhold på 7-8 % kan føre til døden. Karbondioksid - fargeløs og luktfri, dannes under respirasjon og forfall, forbrenning av drivstoff. I atmosfæren er det 0,04%, og i industriområder - 0,05-0,06%. Med en stor folkemengde kan den øke til 0,6 – 0,8 %. Ved langvarig innånding av luft med et innhold på 1-1,5% karbondioksid, noteres en forringelse av velvære, og med 2-2,5% - patologiske endringer. Ved 8-10 % tap av bevissthet og død har luften et trykk som kalles atmosfærisk eller barometrisk. Det måles i millimeter kvikksølv (mm Hg), hektopascal (hPa), millibar (mb). Normalt trykk anses å være atmosfærisk trykk ved havnivå på en breddegrad på 45˚ ved en lufttemperatur på 0˚С. Det er lik 760 mm Hg. (Inneluften anses å være av dårlig kvalitet dersom den inneholder 1 % karbondioksid. Denne verdien tas som en beregnet verdi ved prosjektering og installasjon av ventilasjon i rom.

Luftforurensing. Karbonmonoksid er en fargeløs og luktfri gass, dannet under ufullstendig forbrenning av drivstoff og kommer inn i atmosfæren med industrielle utslipp og avgasser fra forbrenningsmotorer. I megabyer kan konsentrasjonen nå opp til 50-200 mg/m3. Når du røyker tobakk, kommer karbonmonoksid inn i kroppen. Karbonmonoksid er en blod og generell giftig gift. Det blokkerer hemoglobin, det mister evnen til å frakte oksygen til vevene. Akutt forgiftning oppstår når konsentrasjonen av karbonmonoksid i luften er 200-500 mg/m3. I dette tilfellet er det hodepine, generell svakhet, kvalme, oppkast. Maksimal tillatt konsentrasjon er gjennomsnittlig daglig 0 1 mg/m3, enkelt - 6 mg/m3. Luften kan være forurenset med svoveldioksid, sot, harpiksholdige stoffer, nitrogenoksider, karbondisulfid.

Mikroorganismer. I små mengder er de alltid i luften, hvor de bæres med jordstøv. Mikrober av smittsomme sykdommer som kommer inn i atmosfæren dør raskt. Av spesiell fare i det epidemiologiske forholdet er luften i boliglokaler og idrettsanlegg. For eksempel, i brytehaller, observeres innholdet av mikrober opptil 26 000 i 1 m3 luft. Aerogene infeksjoner i slik luft sprer seg veldig raskt.

Støv Det er en lett tett partikler av mineralsk eller organisk opprinnelse, kommer inn i lungene av støv, det dveler der og forårsaker ulike sykdommer. Industristøv (bly, krom) kan forårsake forgiftning. I byer bør støv ikke overstige 0,15 mg/m 3. Idrettsplasser skal vannes regelmessig, ha grøntareal og utføre våtrengjøring. Sanitære vernesoner er etablert for alle virksomheter som forurenser atmosfæren. I samsvar med fareklassen har de forskjellige størrelser: for bedrifter av 1. klasse - 1000 m, 2 - 500 m, 3 - 300 m, 4 -100 m, 5 - 50 m. Ved plassering av idrettsanlegg i nærheten av bedrifter er nødvendig for å ta hensyn til vindrosen, sanitære beskyttelsessoner, graden av luftforurensning, etc.

Et av de viktige tiltakene for beskyttelse av luftmiljøet er forebyggende og nåværende sanitærtilsyn og systematisk overvåking av tilstanden til atmosfærisk luft. Den produseres ved hjelp av et automatisert overvåkingssystem.

Ren atmosfærisk luft nær jordens overflate har følgende kjemiske sammensetning: oksygen - 20,93%, karbondioksid - 0,03-0,04%, nitrogen - 78,1%, argon, helium, krypton 1%.

Utåndingsluft inneholder 25 % mindre oksygen og 100 ganger mer karbondioksid.
Oksygen. Den viktigste bestanddelen av luft. Det sikrer forløpet av redoksprosesser i kroppen. En voksen i hvile bruker 12 liter oksygen, under fysisk arbeid 10 ganger mer. I blodet er oksygen bundet til hemoglobin.

Ozon. Kjemisk ustabil gass, i stand til å absorbere kortbølget ultrafiolett solstråling, som har en skadelig effekt på alt levende. Ozon absorberer langbølget infrarød stråling som kommer fra jorden og forhindrer dermed dens overdrevne avkjøling (Jordens ozonlag). Under påvirkning av UV-stråling brytes ozon ned til et molekyl og et oksygenatom. Ozon er et bakteriedrepende middel for vanndesinfeksjon. I naturen dannes det under elektriske utladninger, under fordampning av vann, under ultrafiolett stråling, under tordenvær, i fjell og i barskog.

Karbondioksid. Det dannes som et resultat av redoksprosesser som forekommer i kroppen til mennesker og dyr, drivstoffforbrenning, forfall av organiske stoffer. I luften av byer økes konsentrasjonen av karbondioksid på grunn av industrielle utslipp - opptil 0,045%, i boliglokaler - opp til 0,6-0,85. En voksen i hvile slipper ut 22 liter karbondioksid i timen, og under fysisk arbeid - 2-3 ganger mer. Tegn på forverring av en persons velvære vises bare ved langvarig innånding av luft som inneholder 1-1,5 % karbondioksid, uttalte funksjonsendringer - ved en konsentrasjon på 2-2,5 % og uttalte symptomer (hodepine, generell svakhet, kortpustethet, hjertebank , reduksjon i ytelse) - ved 3-4%. Den hygieniske betydningen av karbondioksid ligger i det faktum at det fungerer som en indirekte indikator på generell luftforurensning. Normen for karbondioksid i treningssentre er 0,1 %.

Nitrogen. En likegyldig gass fungerer som et fortynningsmiddel for andre gasser. Økt innånding av nitrogen kan ha en narkotisk effekt.

Karbonmonoksid. Det dannes under ufullstendig forbrenning av organiske stoffer. Har ingen farge eller lukt. Konsentrasjonen i atmosfæren avhenger av intensiteten i kjøretøytrafikken. Trenger gjennom lungealveolene inn i blodet, danner det karboksyhemoglobin, som et resultat mister hemoglobin sin evne til å bære oksygen. Maksimal tillatt gjennomsnittlig daglig konsentrasjon av karbonmonoksid er 1 mg/m3. Giftige doser av karbonmonoksid i luften er 0,25-0,5 mg/l. Med langvarig eksponering, hodepine, besvimelse, hjertebank.

Svoveldioksid. Det kommer inn i atmosfæren som et resultat av brenning av brennstoff som er rikt på svovel (kull). Det dannes under steking og smelting av svovelmalm, under farging av tekstiler. Det irriterer slimhinnene i øynene og de øvre luftveiene. Sensasjonsterskelen er 0,002-0,003 mg/l. Gass har en skadelig effekt på vegetasjon, spesielt bartrær.
Mekaniske urenheter i luft kommer i form av røyk, sot, sot, knuste jordpartikler og andre faste stoffer. Støvinnholdet i luften avhenger av jordens natur (sand, leire, asfalt), dens sanitære tilstand (vanning, rengjøring), luftforurensning fra industrielle utslipp og den sanitære tilstanden til lokalene.

Støv irriterer mekanisk slimhinnene i de øvre luftveiene og øynene. Systematisk innånding av støv forårsaker luftveissykdommer. Når du puster gjennom nesen, holdes opptil 40-50 % av støvet tilbake. Mikroskopisk støv, som er i suspendert tilstand i lang tid, er det mest ugunstige når det gjelder hygiene. Støvets elektriske ladning forbedrer dets evne til å trenge inn i lungene og dvele i dem. Støv. som inneholder bly, arsen, krom og andre giftige stoffer, forårsaker typiske forgiftningsfenomener, og når de penetreres ikke bare ved innånding, men også gjennom huden og mage-tarmkanalen. I støvete luft reduseres intensiteten av solstråling og luftionisering betydelig. For å forhindre skadelige virkninger av støv på kroppen, blir bolighus deponert for luftforurensninger fra vindsiden. Sanitære beskyttelsessoner 50-1000 m brede og mer er anordnet mellom dem. I boliger, systematisk våtrengjøring, ventilasjon av lokaler, skifte av sko og yttertøy, bruk av støvfri jord og vanning i åpne områder.

luftmikroorganismer. Bakteriell luftforurensning, så vel som andre miljøgjenstander (vann, jord), er farlig i epidemiologiske termer. Det er ulike mikroorganismer i luften: bakterier, virus, muggsopp, gjærceller. Den vanligste er den luftbårne metoden for overføring av infeksjoner: et stort antall mikrober kommer inn i luften, og når de puster, kommer de inn i luftveiene til friske mennesker. For eksempel, når du snakker høyt, og enda mer når du hoster og nyser, sprayes de minste dråpene i en avstand på 1-1,5 m og spres med luft til 8-9 m. Disse dråpene kan ligge i suspensjon i 4-5 timer , men i de fleste tilfeller avgjøres på 40-60 minutter. I støv forblir influensaviruset og difteribaciller levedyktige i 120-150 dager. Det er et velkjent forhold: jo mer støv i inneluften, jo mer rikelig er innholdet av mikroflora i den.

Du kan ikke røre den, du kan ikke se den, og det viktigste vi skylder ham er livet. Selvfølgelig er dette luften som ikke okkuperte den siste plassen i folkloren til hver nasjon. Hvordan antikkens mennesker forestilte seg det, og hva det egentlig er – jeg skal skrive om dette nedenfor.

Gassene som utgjør luft

Naturlig blanding av gasser kalt luft. Dens nødvendighet og betydning for de levende kan neppe undervurderes - den spiller en viktig rolle i oksidative prosesser, som er ledsaget av frigjøring av energi som er nødvendig for alle levende ting. Gjennom eksperimenter var forskere i stand til å bestemme dens nøyaktige sammensetning, men det viktigste som må forstås er det er ikke et homogent stoff, men en gassblanding. Omtrent 99% av sammensetningen er en blanding av oksygen og nitrogen, og generelt luft danner atmosfæren vår planet. Så blandingen består av følgende gasser:

• metan;
• krypton;
• helium;
• xenon;
• hydrogen;
• neon;
• karbondioksid;
• oksygen;
• nitrogen;
• argon.

Det er verdt å merke seg at sammensetningen er ikke konstant og kan variere betydelig fra nettsted til nettsted. For eksempel er store byer preget av et høyt innhold av karbondioksid. I fjellet vil bli observert redusert oksygennivå, siden denne gassen er tyngre enn nitrogen, og når den stiger opp, vil tettheten avta. Vitenskapen sier at sammensetningen kan variere i forskjellige deler av planeten 1 % til 4 % for hver av gassene.

I tillegg til prosentandelen av gasser, er luft preget av følgende parametere:

• luftfuktighet;
• temperatur;
• press.

Luft er konstant i bevegelse, danner vertikale strømmer. Horisontal - vind som er avhengig av visse naturlige forhold, derfor kan de ha forskjellige egenskaper for hastighet, styrke og retning.

Luft i folklore

Legender fra alle nasjoner gi luften noen "levende" egenskaper. Som regel var åndene til dette elementet unnvikende og usynlige skapninger. Ifølge legenden skal de bebodde fjelltopper eller skyer, og var forskjellig i disposisjon til personen. Det var de som tenkte skapte snøfnugg og samlet skyer inn i skyene, flyr over himmelen på vinden.

Egypterne vurderte luft et symbol på livet og indianerne trodde det utånding av Brahma - livet, og inhalering, henholdsvis - død. Når det gjelder slaverne, okkuperte luften (vinden) nesten en sentral plass i legendene til dette folket. Han kunne høre og noen ganger til og med oppfylle små forespørsler. Imidlertid var han ikke alltid snill, noen ganger snakket han på ondskapens side. i form av en ond og uforutsigbar vandrer.

Luft er en naturlig blanding av gasser

Ved ordet "luft" kommer de fleste av oss ufrivillig til tankene, kanskje en noe naiv sammenligning: luft er det vi puster inn. Den etymologiske ordboken til det russiske språket indikerer faktisk at ordet "luft" er lånt fra det kirkeslaviske språket: "sukk". Fra et biologisk synspunkt er luft derfor mediet for å opprettholde liv gjennom oksygen. Sammensetningen av luften inneholder kanskje ikke oksygen - liv vil fortsatt utvikle seg i anaerobe former. Men det fullstendige fraværet av luft utelukker tilsynelatende muligheten for eksistensen av noen organismer.

For fysikere er luft først og fremst jordens atmosfære og gasskonvolutten som omgir jorden.

Og hva er luften i seg selv når det gjelder kjemi?

Det krevde mye styrke, arbeid og tålmodighet for forskere å avdekke dette naturmysteriet, at luft ikke er et uavhengig stoff, slik man trodde for mer enn 200 år siden, men er en kompleks blanding av gasser. For første gang snakket vitenskapsmannen-kunstneren Leonardo da Vinci om den komplekse sammensetningen av luft (XV århundre).

For rundt 4 milliarder år siden besto jordens atmosfære hovedsakelig av karbondioksid. Gradvis løste det seg opp i vann, reagerte med steiner og dannet karbonater og bikarbonater av kalsium og magnesium. Med fremkomsten av grønne planter begynte denne prosessen å gå mye raskere. Da mennesket dukket opp, var karbondioksid, så nødvendig for planter, allerede blitt knappe. Konsentrasjonen i luften før den industrielle revolusjonen var bare 0,029 %. I løpet av 1,5 Ma økte oksygeninnholdet gradvis.

Den kjemiske sammensetningen av luften

Komponenter
	Etter volum	Av vekt
Nitrogen ( N 2)	78,09	75,50
Oksygen (O 2)	20,95	23,10
Edelgasser (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, mest argon)	0,94
Karbonmonoksid (IV) - karbondioksid	0,03	0,046

For første gang ble den kvantitative sammensetningen av luft etablert av den franske forskeren Antoine Laurent Lavoisier. Basert på resultatene av hans velkjente 12-dagers eksperiment, konkluderte han med at all luft som helhet består av oksygen, egnet for pust og forbrenning, og nitrogen, en livløs gass, i proporsjoner på 1/5 og 4/5 av volumet, henholdsvis. Han varmet opp metallisk kvikksølv i en retort på en brenner i 12 dager. Enden av replikken ble brakt under klokken, plassert i et kar med kvikksølv. Som et resultat økte nivået av kvikksølv i klokken med omtrent 1/5. På overflaten av kvikksølv i retorten ble det dannet et oransje-farget stoff, kvikksølvoksid. Gassen som var igjen under klokken pustet ikke. Forskeren foreslo å omdøpe "vital luft" til "oksygen", siden når de brennes i oksygen, blir de fleste stoffer til syrer, og "kvelende luft" til "nitrogen", fordi. det støtter ikke livet, skader livet.

Lavoisier opplevelse

Den kvalitative sammensetningen av luft kan bevises ved følgende eksperiment.

Hovedbestanddelen av luft for oss er oksygen, det er i luften 21% av volum. Oksygen fortynnes med en stor mengde nitrogen - 78% av volumet av luft og et relativt lite volum av edle inerte gasser - omtrent 1%. Luft inneholder også variable komponenter - karbonmonoksid (IV) eller karbondioksid og vanndamp, mengden som avhenger av ulike årsaker. Disse stoffene kommer naturlig inn i atmosfæren. Vulkanutbrudd frigjør svoveldioksid, hydrogensulfid og elementært svovel til atmosfæren. Støvstormer bidrar til at det vises støv i luften. Nitrogenoksider kommer også inn i atmosfæren under elektriske lynutladninger, hvor nitrogen og oksygen i luften reagerer med hverandre, eller som følge av aktiviteten til jordbakterier som kan frigjøre nitrogenoksider fra nitrater; bidra til dette og skogbranner og brenning av torvmyrer. Prosessene for ødeleggelse av organiske stoffer er ledsaget av dannelsen av forskjellige gassformige svovelforbindelser. Vannet i luften bestemmer luftfuktigheten. Andre stoffer har en negativ rolle: de forurenser atmosfæren. For eksempel er det mye karbondioksid i luften i byer blottet for grøntområder, vanndamp - over overflaten av hav og hav. Luften inneholder en liten mengde svoveldioksid (IV) eller svoveldioksid, ammoniakk, metan, nitrogenoksid (I) eller lystgass, hydrogen. Luften nær industribedrifter, gass- og oljefelt eller vulkaner er spesielt mettet med dem. I den øvre atmosfæren er det en annen gass - ozon. En rekke støv flyr også i luften, noe vi lett kan legge merke til når vi ser fra siden på en tynn lysstråle som faller bak gardinen og inn i et mørklagt rom.

Permanente bestanddeler av luft:

· Oksygen

· Nitrogen

· inerte gasser

Variable bestanddeler av luft:

· Karbonmonoksid (IV)

· Ozon

· Annen

Konklusjon.

1. Luft er en naturlig blanding av gassformige stoffer, der hvert stoff har og beholder sine fysiske og kjemiske egenskaper, slik at luft kan separeres.

2. Luft er en fargeløs gassløsning, tetthet - 1,293 g / l, ved temperaturer på -190 0 C blir den til en flytende tilstand. Flytende luft er en blåaktig væske.

3. Levende organismer er nært beslektet med luftstoffer som har en viss effekt på dem. Og samtidig påvirker levende organismer det, da de utfører visse funksjoner: redoks - oksider for eksempel karbohydrater til karbondioksid og reduser det til karbohydrater; gass ​​- absorbere og avgi gasser.

Dermed er levende organismer skapt i fortiden og opprettholder atmosfæren på planeten vår i millioner av år.

Luftforurensing - introduksjon av nye ukarakteristiske fysiske, kjemiske og biologiske stoffer i den atmosfæriske luften eller en endring i den naturlige gjennomsnittlige langtidskonsentrasjonen av disse stoffene i den.

Under fotosyntesen fjernes karbondioksid fra atmosfæren, og i prosessene med respirasjon og forråtnelse returneres det. Likevekten mellom disse to gassene, etablert under utviklingen av planeten, begynte å bli forstyrret, spesielt i andre halvdel av det 20. århundre, da menneskets innflytelse på naturen begynte å øke. Så langt takler naturen brudd på denne balansen takket være vannet i havet og dets alger. Men hvor lenge vil naturkreftene vare?

Opplegg. Luftforurensing

De viktigste luftforurensningene i Russland

Antall biler vokser stadig, spesielt i henholdsvis store byer, øker utslippet av skadelige stoffer til luften. "På samvittigheten" av biler 60% av utslipp av skadelige stoffer i byen!
Russiske termiske kraftverk slipper ut opptil 30 % av forurensningene til atmosfæren, og ytterligere 30 % er bidraget fra industrien (jernholdig og ikke-jernholdig metallurgi, oljeproduksjon og oljeraffinering, kjemisk industri og produksjon av byggematerialer). Nivået av atmosfærisk forurensning fra naturlige kilder er bakgrunnen ( 31–41% ), det endrer seg lite over tid ( 59–69% ). For tiden har problemet med menneskeskapt forurensning av atmosfæren fått en global karakter. Hvilke forurensninger som er farlige for alt levende kommer inn i atmosfæren? Disse er kadmium, bly, kvikksølv, arsen, kobber, sot, merkaptaner, fenol, klor, svovelsyre og salpetersyre og andre stoffer. Vi vil studere noen av disse stoffene i fremtiden, lære deres fysiske og kjemiske egenskaper og snakke om den ødeleggende kraften som lurer i dem for helsen vår.

Omfanget av miljøforurensning av planeten, Russland

I hvilke land i verden er luften mest forurenset av eksosgasser fra kjøretøy?
Den største faren for atmosfærisk forurensning fra eksosgasser truer land med en kraftig kjøretøyflåte. For eksempel, i USA, står motorkjøretøyer for omtrent 1/2 av alle skadelige utslipp til atmosfæren (opptil 50 millioner tonn årlig). Bilparken i Vest-Europa slipper årlig ut opptil 70 millioner tonn skadelige stoffer i luften, og i Tyskland står for eksempel 30 millioner biler for 70 % av den totale mengden skadelige utslipp. I Russland forverres situasjonen av det faktum at kjøretøyer i drift overholder miljøstandarder med bare 14,5 %.
Det forurenser atmosfæren og lufttransporten med eksosfjær fra mange tusen fly. Ifølge ekspertestimater, som et resultat av aktivitetene til den globale kjøretøyflåten (som er omtrent 500 millioner motorer), kommer 4,5 milliarder tonn karbondioksid alene inn i atmosfæren årlig.
Hvorfor er disse forurensningene farlige? Tungmetaller - bly, kadmium, kvikksølv - har en skadelig effekt på det menneskelige nervesystemet, karbonmonoksid - på sammensetningen av blodet; svoveldioksid reagerer med regn og snøvann for å danne syre og forårsake sur nedbør. Hva er omfanget av disse forurensningene? De viktigste regionene for distribusjon av sur nedbør er USA, Vest-Europa, Russland. Nylig bør industriregionene i Japan, Kina, Brasil og India også inkluderes i dem. Konseptet med grenseoverskridende natur er assosiert med spredningen av sur nedbør - avstanden mellom dannelsesområdene og nedfallsområdene kan være hundrevis eller til og med tusenvis av kilometer. For eksempel er den viktigste "skyldige" av sur nedbør sør i Skandinavia industriregionene i Storbritannia, Belgia, Nederland og Tyskland. I de kanadiske provinsene Ontario og Quebec overføres sur nedbør fra naboområdene til USA. På Russlands territorium bæres disse nedbøren fra Europa av vestlige vinder.
En ugunstig økologisk situasjon har utviklet seg i nordøst i Kina, i Stillehavssonen i Japan, i byene Mexico City, Sao Paulo, Buenos Aires. I Russland i 1993, i 231 byer med en total befolkning på 64 millioner mennesker, oversteg innholdet av skadelige stoffer i luften normen. I 86 byer lever 40 millioner mennesker under forhold der forurensning overstiger normen med 10 ganger. Blant disse byene er Bryansk, Cherepovets, Saratov, Ufa, Chelyabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznetsk, Norilsk, Rostov. Når det gjelder mengden skadelige utslipp, er førsteplassen i Russland okkupert av Ural-regionen. Så i Sverdlovsk-regionen oppfyller ikke atmosfærens tilstand standardene i 20 territorier der 60% av befolkningen bor. I byen Karabash, Chelyabinsk-regionen, slipper et kobbersmelteverk årlig ut 9 tonn skadelige forbindelser til atmosfæren for hver innbygger. Kreftforekomsten her er 338 tilfeller per 10 000 innbyggere.
En alarmerende situasjon har også utviklet seg i Volga-regionen, sør i Vest-Sibir, i Sentral-Russland. I Ulyanovsk, mer enn gjennomsnittet for Russland, lider folk av sykdommer i de øvre luftveiene. Forekomsten av lungekreft har økt 20 ganger siden 1970, og byen har en av de høyeste spedbarnsdødelighetene i Russland.
I byen Dzerzhinsk er et stort antall kjemiske virksomheter konsentrert i et begrenset område. I løpet av de siste 8 årene har det skjedd 60 utslipp av svært giftige stoffer til atmosfæren her, noe som har ført til nødsituasjoner, i noen tilfeller med døden til følge. I Volga-regionen faller opptil 300 tusen tonn sot, aske, sot, karbonoksider på urbane innbyggere årlig. Moskva rangerer 15. blant russiske byer når det gjelder det totale nivået av luftforurensning.

Gasssammensetning av atmosfærisk luft

Gasssammensetningen i luften vi puster inn er 78 % nitrogen, 21 % oksygen og 1 % andre gasser. Men i atmosfæren til store industribyer blir dette forholdet ofte krenket. En betydelig andel utgjøres av skadelige urenheter forårsaket av utslipp fra bedrifter og kjøretøy. Motortransport bringer mange urenheter inn i atmosfæren: hydrokarboner av ukjent sammensetning, benzo (a) pyren, karbondioksid, svovel- og nitrogenforbindelser, bly, karbonmonoksid.

Atmosfæren består av en blanding av en rekke gasser - luft, hvori kolloidale urenheter er suspendert - støv, dråper, krystaller osv. Sammensetningen av atmosfærisk luft endres lite med høyden. Fra en høyde på omtrent 100 km, sammen med molekylært oksygen og nitrogen, vises imidlertid atomært oksygen som et resultat av dissosiasjonen av molekyler, og gravitasjonsseparasjonen av gasser begynner. Over 300 km dominerer atomært oksygen i atmosfæren, over 1000 km - helium og deretter atomært hydrogen. Atmosfærens trykk og tetthet avtar med høyden; omtrent halvparten av atmosfærens totale masse er konsentrert i de nedre 5 km, 9/10 - i de nedre 20 km og 99,5 % - i de nedre 80 km. I høyder på ca. 750 km synker lufttettheten til 10-10 g/m3 (mens den nær jordoverflaten er ca. 103 g/m3), men selv en så lav tetthet er fortsatt tilstrekkelig for forekomsten av nordlys. Atmosfæren har ikke en skarp øvre grense; tettheten til dens bestanddeler

Sammensetningen av den atmosfæriske luften som hver av oss puster inn inkluderer flere gasser, hvorav de viktigste er: nitrogen (78,09%), oksygen (20,95%), hydrogen (0,01%) karbondioksid (karbondioksid) (0,03%) og inert gasser (0,93%). I tillegg er det alltid en viss mengde vanndamp i luften, mengden som alltid endres med temperaturen: jo høyere temperatur, jo større dampinnhold og omvendt. På grunn av svingninger i mengden vanndamp i luften, varierer også andelen gasser i den. Alle gasser i luft er fargeløse og luktfrie. Vekten av luft varierer avhengig av ikke bare temperatur, men også av innholdet av vanndamp i den. Ved samme temperatur er vekten av tørr luft større enn fuktig luft, fordi vanndamp er mye lettere enn luftdamp.

Tabellen viser gasssammensetningen til atmosfæren i volumetrisk masseforhold, samt levetiden til hovedkomponentene:

Komponent	volumprosent	% masse
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
Han	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

Egenskapene til gassene som utgjør atmosfærisk luft endres under trykk.

For eksempel: oksygen under trykk på mer enn 2 atmosfærer har en giftig effekt på kroppen.

Nitrogen under trykk over 5 atmosfærer har en narkotisk effekt (nitrogenforgiftning). En rask stigning fra dypet forårsaker trykkfallssyke på grunn av den raske frigjøringen av nitrogenbobler fra blodet, som om det skummer det.

En økning i karbondioksid på mer enn 3 % i luftveisblandingen forårsaker død.

Hver komponent som er en del av luften, med en økning i trykket til visse grenser, blir en gift som kan forgifte kroppen.

Studier av atmosfærens gasssammensetning. atmosfærisk kjemi

For historien om den raske utviklingen av en relativt ung vitenskapsgren kalt atmosfærisk kjemi, er begrepet "spurt" (kast) brukt i høyhastighetsidretter mest egnet. Skuddet fra startpistolen var kanskje to artikler publisert på begynnelsen av 1970-tallet. De handlet om mulig ødeleggelse av stratosfærisk ozon av nitrogenoksider - NO og NO 2 . Den første tilhørte den fremtidige nobelprisvinneren, og deretter en ansatt ved Stockholms universitet, P. Krutzen, som anså den sannsynlige kilden til nitrogenoksider i stratosfæren for å være naturlig forekommende lystgass N 2 O som råtner under påvirkning av sollys. Forfatteren av den andre artikkelen, en kjemiker fra University of California i Berkeley G. Johnston, foreslo at nitrogenoksider oppstår i stratosfæren som et resultat av menneskelig aktivitet, nemlig fra utslipp av forbrenningsprodukter fra jetmotorer i stor høyde fly.

Selvfølgelig oppsto ikke hypotesene ovenfor fra bunnen av. Forholdet mellom i det minste hovedkomponentene i den atmosfæriske luften - molekyler av nitrogen, oksygen, vanndamp, etc. - var kjent mye tidligere. Allerede i andre halvdel av XIX århundre. i Europa ble det foretatt målinger av ozonkonsentrasjon i overflateluft. På 1930-tallet oppdaget den engelske forskeren S. Chapman mekanismen for ozondannelse i en ren oksygenatmosfære, noe som indikerer et sett av interaksjoner av oksygenatomer og molekyler, så vel som ozon i fravær av andre luftkomponenter. Men på slutten av 1950-tallet viste meteorologiske rakettmålinger at det var mye mindre ozon i stratosfæren enn det burde være ifølge Chapman-reaksjonssyklusen. Selv om denne mekanismen forblir grunnleggende den dag i dag, har det blitt klart at det er noen andre prosesser som også er aktivt involvert i dannelsen av atmosfærisk ozon.

Det er verdt å nevne at på begynnelsen av 1970-tallet ble kunnskap innen atmosfærisk kjemi hovedsakelig oppnådd takket være innsatsen til individuelle forskere, hvis forskning ikke ble forent av noe sosialt betydningsfullt konsept og oftest var rent akademisk. En annen ting er arbeidet til Johnston: ifølge beregningene hans kan 500 fly, som flyr 7 timer om dagen, redusere mengden stratosfærisk ozon med minst 10 %! Og hvis disse vurderingene var rettferdige, ville problemet umiddelbart bli et sosioøkonomisk problem, siden i dette tilfellet ville alle programmer for utvikling av supersonisk transportluftfart og tilhørende infrastruktur måtte gjennomgå en betydelig justering, og kanskje til og med nedleggelse. I tillegg oppsto det for første gang virkelig spørsmålet om at menneskeskapt aktivitet ikke kunne forårsake en lokal, men en global katastrofe. Naturligvis, i dagens situasjon, trengte teorien en veldig tøff og samtidig rask verifisering.

Husk at essensen av hypotesen ovenfor var at nitrogenoksid reagerer med ozon NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2, deretter reagerer nitrogendioksidet som dannes i denne reaksjonen med oksygenatomet NO 2 + O ® NO + O 2, derved gjenopprette tilstedeværelsen av NO i atmosfæren, mens ozonmolekylet går ugjenkallelig tapt. I dette tilfellet gjentas et slikt par reaksjoner, som utgjør den nitrogenkatalytiske syklusen for ozonødeleggelse, inntil noen kjemiske eller fysiske prosesser fører til fjerning av nitrogenoksider fra atmosfæren. Så for eksempel blir NO 2 oksidert til salpetersyre HNO 3, som er svært løselig i vann, og derfor fjernes fra atmosfæren av skyer og nedbør. Den katalytiske nitrogensyklusen er veldig effektiv: ett NO-molekyl klarer å ødelegge titusenvis av ozonmolekyler under oppholdet i atmosfæren.

Men problemer kommer som kjent ikke alene. Snart oppdaget spesialister fra amerikanske universiteter - Michigan (R. Stolyarsky og R. Cicerone) og Harvard (S. Wofsi og M. McElroy) at ozon kan ha en enda mer nådeløs fiende - klorforbindelser. Ifølge deres estimater var den klorkatalytiske syklusen for ozonødeleggelse (reaksjonene Cl + O 3 ® ClO + O 2 og ClO + O ® Cl + O 2) flere ganger mer effektiv enn nitrogen. Den eneste grunnen til forsiktig optimisme var at mengden naturlig forekommende klor i atmosfæren er relativt liten, noe som betyr at den samlede effekten av dens påvirkning på ozon kanskje ikke er for sterk. Situasjonen endret seg imidlertid dramatisk da ansatte ved University of California i Irvine, S. Rowland og M. Molina i 1974 fant at kilden til klor i stratosfæren er (KFK), som er mye brukt i kjøling. enheter, aerosolpakker, etc. Siden de er ikke-brennbare, ikke-giftige og kjemisk passive, transporteres disse stoffene sakte av stigende luftstrømmer fra jordoverflaten til stratosfæren, hvor molekylene deres blir ødelagt av sollys, noe som resulterer i frigjøring av frie kloratomer. Den industrielle produksjonen av KFK, som startet på 1930-tallet, og deres utslipp til atmosfæren økte jevnt og trutt i alle påfølgende år, spesielt på 70- og 80-tallet. I løpet av svært kort tid har teoretikere derfor identifisert to problemer i atmosfærisk kjemi forårsaket av intens menneskeskapt forurensning.

Men for å teste levedyktigheten til de foreslåtte hypotesene, var det nødvendig å utføre mange oppgaver.

Først, utvide laboratorieforskningen, der det ville være mulig å bestemme eller avklare hastigheten på fotokjemiske reaksjoner mellom ulike komponenter i atmosfærisk luft. Det må sies at de svært magre dataene om disse hastighetene som eksisterte på den tiden også hadde rimelige (opptil flere hundre prosent) feil. I tillegg tilsvarte forholdene som målingene ble utført under, som regel ikke mye med atmosfærens realiteter, noe som alvorlig forverret feilen, siden intensiteten av de fleste reaksjoner var avhengig av temperatur, og noen ganger av trykk eller atmosfærisk luft tetthet.

For det andre, studere intensivt de strålingsoptiske egenskapene til en rekke små atmosfæriske gasser under laboratorieforhold. Molekylene til et betydelig antall atmosfæriske luftkomponenter blir ødelagt av solens ultrafiolette stråling (i fotolysereaksjoner), blant dem er ikke bare KFK-ene nevnt ovenfor, men også molekylært oksygen, ozon, nitrogenoksider og mange andre. Derfor var estimater av parametrene for hver fotolysereaksjon like nødvendig og viktig for riktig reproduksjon av atmosfæriske kjemiske prosesser som reaksjonshastighetene mellom forskjellige molekyler.