Teneur en oxygène de l'air dans des conditions normales. Composition et structure de l'atmosphère

Le rapport des gaz dans l'air terrestre indiqué dans le tableau est typique de ses couches inférieures, jusqu'à une altitude de 120 km. Dans ces régions se trouve une région homogène et magnifiquement mélangée appelée homosphère. Au-dessus de l'homosphère se trouve l'hétérosphère, caractérisée par la décomposition des molécules de gaz en atomes et en ions.

Les régions sont séparées les unes des autres par une pause turbo.

La réaction chimique au cours de laquelle les molécules se décomposent en atomes sous l’influence du rayonnement solaire et cosmique est appelée photodissociation. La désintégration de l'oxygène moléculaire produit de l'oxygène atomique, qui est le principal gaz présent dans l'air à des altitudes supérieures à 200 km. Au-dessus de 1 200 km d’altitude, l’hydrogène et l’hélium, qui sont les gaz les plus légers, commencent à prédominer.

Étant donné que la majeure partie de la masse d'air est concentrée dans les 3 couches atmosphériques inférieures, les transformations de la composition de l'air à des altitudes supérieures à 100 km n'ont pas d'effet notable sur la composition générale de l'air.

L'azote est le gaz le plus populaire, représentant plus des trois quarts de l'air terrestre. L'azote moderne est apparu à partir de l'oxydation de l'air ammoniac-hydrogène précoce avec de l'oxygène moléculaire, qui se forme lors de la photosynthèse.

Actuellement, une petite quantité d'azote pénètre dans l'air à la suite de la dénitrification - le processus de réduction des nitrates en nitrites, suivi de la formation d'azote moléculaire gazeux et d'oxydes, produits par les procaryotes anaérobies. Une certaine quantité d'azote pénètre dans l'air lors des éruptions volcaniques.

Dans les couches supérieures de l'air, sous l'action de décharges électriques avec la participation de l'ozone, l'azote moléculaire est oxydé en monoxyde d'azote :

Dans des conditions simples, le monoxyde réagit immédiatement avec l’oxygène pour former du protoxyde d’azote :

L'azote est l'élément chimique le plus important de l'atmosphère terrestre. L'azote fait partie des protéines et fournit une nutrition minérale aux plantes. Il détermine la vitesse des réactions chimiques et joue le rôle de diluant oxygène.

Le deuxième gaz le plus répandu dans l’air du sol est l’oxygène. La formation de ce gaz est associée à l’activité photosynthétique des bactéries et des plantes. Et plus les organismes photosynthétiques devenaient diversifiés et innombrables, plus le processus de teneur en oxygène dans l'air devenait important.

De petites quantités d’oxygène lourd sont libérées lors du dégazage du manteau.

Dans les couches supérieures de la stratosphère et de la troposphère, sous l'influence du rayonnement solaire ultraviolet (notons-le h ?), de l'ozone se forme :

Sous l'effet du même rayonnement ultraviolet, l'ozone se décompose :

O3 + h ? O2 + O

À la suite de la première réaction, de l’oxygène atomique se forme et à la suite de la seconde, de l’oxygène moléculaire. Les 4 réactions sont appelées « mécanisme Chapman », du nom du scientifique anglais Sidney Chapman qui les a découvertes dans la première moitié des années 30 du XXe siècle.

L'oxygène aide les organismes vivants à respirer. Avec son aide, des processus de combustion et d'oxydation se produisent.

L'ozone contribue à protéger les organismes vivants des rayons ultraviolets, qui entraînent des mutations irréversibles. La plus grande concentration d'ozone est observée dans la basse stratosphère au sein de ce qu'on appelle. couche d'ozone ou écran d'ozone situé en hauteur

La formation du troisième gaz le plus répandu dans l'air, l'argon, et le néon, l'hélium, le xénon et le krypton, est associée à la désintégration et aux éruptions volcaniques d'éléments radioactifs.

En particulier, l'hélium est un produit de la désintégration radioactive de l'uranium, du radium et du thorium : 238 U 234 Th + ?, 230 Th 226 Ra + 4 He, 226 Ra 222 Rn + ? (dans ces réactions la particule est un noyau d'hélium qui, lors de la perte d'énergie, capte des électrons et devient 4 He).

L'argon se forme lors de la désintégration de l'isotope radioactif du potassium : 40 K 40 Ar + ?.

Le néon s'échappe des roches ignées.

Le krypton est le produit final de la désintégration de l'uranium (235 U et 238 U) et du thorium Th.

La masse principale du krypton atmosphérique est apparue dans les premiers stades de l'évolution du sol à la suite de la désintégration d'éléments transuraniens avec une demi-vie phénoménalement courte ou provenait de l'espace, dont la teneur en krypton est dix millions de fois supérieure à celle sur Terre.

Le xénon est le résultat de la fission de l'uranium, mais la majeure partie de ce gaz provient des premiers stades de la formation du sol, de l'air primaire.

Le dioxyde de carbone pénètre dans l'air à la suite d'éruptions volcaniques et lors de la décomposition de la matière organique. Sa teneur dans l'air des sols des latitudes moyennes varie considérablement selon les saisons de l'année : en hiver la quantité de CO2 augmente, et en été elle diminue. Cette fluctuation est associée à l'activité des plantes, qui utilisent du dioxyde de carbone lors de la photosynthèse.

L'hydrogène se forme à la suite de la décomposition de l'eau par le rayonnement solaire. Mais étant le plus léger des gaz qui composent l’air, il s’évapore toujours dans l’espace et sa teneur dans l’air est donc très faible.

La vapeur est le résultat de l’évaporation de l’eau de la surface des lacs, des rivières, des mers et des terres.

La concentration des principaux gaz dans les couches inférieures de l'air, à l'exception de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone, est constante. L'oxyde de soufre SO2 se trouve en petites quantités dans l'air. ammoniac NH3. Monoxyde de carbone CO, ozone O3. chlorure d'hydrogène HCl, fluorure d'hydrogène HF, monoxyde d'azote en quelle quantité, hydrocarbures, vapeur de mercure Hg, iode I2 et bien d'autres. Dans la couche atmosphérique inférieure, la troposphère, il y a toujours beaucoup de particules solides et liquides en suspension.

Les sources de particules dures dans l’air du sol sont les éruptions volcaniques, le pollen des plantes, les microbes et maintenant les activités humaines, par exemple la combustion de combustibles fossiles lors de la production. Les petites particules de poussière, qui sont des noyaux de condensation, sont à l'origine de la formation de brouillards et de nuages. Sans les particules dures qui sont invariablement présentes dans l’air, les précipitations ne tomberaient pas sur la Terre.

L'air atmosphérique est un mélange de divers gaz. Il contient des composants permanents de l'atmosphère (oxygène, azote, dioxyde de carbone), des gaz inertes (argon, hélium, néon, krypton, hydrogène, xénon, radon), de petites quantités d'ozone, de protoxyde d'azote, de méthane, d'iode, de vapeur d'eau, ainsi que ainsi qu'en quantités variables, diverses impuretés d'origine naturelle et pollutions résultant des activités de production humaine.

L'oxygène (O2) est la partie la plus importante de l'air pour les humains. Il est nécessaire à la mise en œuvre des processus oxydatifs dans l’organisme. Dans l'air atmosphérique, la teneur en oxygène est de 20,95 %, dans l'air expiré par une personne de 15,4 à 16 %. Le réduire dans l'air atmosphérique à 13-15 % entraîne une perturbation des fonctions physiologiques et à 7-8 % - la mort.

L'azote (N) est le principal composant de l'air atmosphérique. L'air inhalé et expiré par une personne contient à peu près la même quantité d'azote - 78,97 à 79,2 %. Le rôle biologique de l’azote est principalement de diluer l’oxygène, car la vie est impossible dans l’oxygène pur. Lorsque la teneur en azote atteint 93 %, la mort survient.

Le dioxyde de carbone (dioxyde de carbone), CO2, est un régulateur physiologique de la respiration. La teneur dans l'air pur est de 0,03 %, dans l'expiration humaine de 3 %.

Une diminution de la concentration de CO2 dans l'air inhalé ne présente pas de danger, car son niveau requis dans le sang est maintenu par des mécanismes de régulation dus à sa libération au cours des processus métaboliques.

Une augmentation de la teneur en dioxyde de carbone dans l'air inhalé jusqu'à 0,2 % provoque un malaise chez une personne ; à 3 à 4 %, il y a un état d'excitation, des maux de tête, des acouphènes, des palpitations, un pouls lent et à 8 %, une intoxication grave se produit, une perte. de conscience et la mort arrive.

Récemment, la concentration de dioxyde de carbone dans l'air des villes industrielles a augmenté en raison d'une intense pollution de l'air par les produits de combustion des carburants. Une augmentation du CO2 dans l'air atmosphérique entraîne l'apparition de brouillards toxiques dans les villes et « l'effet de serre » associé à la rétention du rayonnement thermique de la terre par le dioxyde de carbone.

Une augmentation de la teneur en CO2 au-dessus de la norme établie indique une détérioration générale de l'état sanitaire de l'air, car, avec le dioxyde de carbone, d'autres substances toxiques peuvent s'accumuler, le régime d'ionisation peut se détériorer et la poussière et la contamination microbienne peuvent augmenter.

Ozone (O3). Sa quantité principale est observée à 20-30 km de la surface de la Terre. Les couches superficielles de l’atmosphère contiennent une quantité négligeable d’ozone – pas plus de 0,000001 mg/l. L'ozone protège les organismes vivants sur Terre des effets nocifs du rayonnement ultraviolet à ondes courtes et absorbe en même temps le rayonnement infrarouge à ondes longues émanant de la Terre, la protégeant ainsi d'un refroidissement excessif. L'ozone a des propriétés oxydantes, sa concentration dans l'air pollué des villes est donc inférieure à celle des zones rurales. À cet égard, l'ozone était considéré comme un indicateur de la pureté de l'air. Cependant, il a été récemment établi que l'ozone se forme à la suite de réactions photochimiques lors de la formation du smog, c'est pourquoi la détection de l'ozone dans l'air atmosphérique des grandes villes est considérée comme un indicateur de sa pollution.

Les gaz inertes n'ont pas de signification hygiénique et physiologique prononcée.

Les activités économiques et productives humaines sont une source de pollution de l’air par diverses impuretés gazeuses et particules en suspension. La teneur accrue en substances nocives dans l'atmosphère et l'air intérieur a un effet néfaste sur le corps humain. À cet égard, la tâche hygiénique la plus importante consiste à normaliser leur contenu admissible dans l'air.

L'état sanitaire et hygiénique de l'air est généralement évalué par les concentrations maximales admissibles (MPC) de substances nocives dans l'air de la zone de travail.

La concentration maximale admissible de substances nocives dans l'air d'une zone de travail est une concentration qui, pendant un travail quotidien de 8 heures, mais pas plus de 41 heures par semaine, pendant toute la période de travail, ne provoque pas de maladies ou d'anomalies de santé. des générations actuelles et futures. La moyenne quotidienne et les concentrations maximales maximales ponctuelles admissibles sont établies (valables jusqu'à 30 minutes dans l'air de la zone de travail). La concentration maximale admissible pour une même substance peut être différente en fonction de la durée de son exposition à une personne.

Dans les entreprises alimentaires, les principales causes de pollution de l'air par des substances nocives sont les perturbations du processus technologique et les situations d'urgence (eaux usées, ventilation, etc.).

Les risques hygiéniques liés à l'air intérieur comprennent le monoxyde de carbone, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène, le dioxyde de soufre, la poussière, etc., ainsi que la pollution de l'air par des micro-organismes.

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz inodore et incolore qui pénètre dans l'air à la suite d'une combustion incomplète de combustibles liquides et solides. Il provoque une intoxication aiguë à une concentration dans l'air de 220 à 500 mg/m3 et une intoxication chronique - avec une inhalation constante d'une concentration de 20 à 30 mg/m3. La concentration quotidienne maximale moyenne de monoxyde de carbone dans l'air atmosphérique est de 1 mg/m3, dans l'air de la zone de travail - de 20 à 200 mg/m3 (en fonction de la durée du travail).

Le dioxyde de soufre (S02) est l'impureté la plus courante dans l'air atmosphérique, car le soufre est contenu dans divers types de carburant. Ce gaz a un effet toxique général et provoque des maladies respiratoires. L'effet irritant du gaz est détecté lorsque sa concentration dans l'air dépasse 20 mg/m3. Dans l'air atmosphérique, la concentration maximale quotidienne moyenne de dioxyde de soufre est de 0,05 mg/m3, dans l'air de la zone de travail de 10 mg/m3.

Le sulfure d'hydrogène (H2S) - pénètre généralement dans l'air atmosphérique avec les déchets des raffineries de pétrole et des usines métallurgiques, et se forme également et peut polluer l'air intérieur en raison de la pourriture des déchets alimentaires et des produits protéiques. Le sulfure d'hydrogène a un effet toxique général et provoque une gêne chez l'homme à une concentration de 0,04 à 0,12 mg/m3, et une concentration supérieure à 1 000 mg/m3 peut être mortelle. Dans l'air atmosphérique, la concentration maximale quotidienne moyenne de sulfure d'hydrogène est de 0,008 mg/m3, dans l'air de la zone de travail - jusqu'à 10 mg/m3.

Ammoniac (NH3) - s'accumule dans l'air des espaces clos lors de la pourriture des produits protéiques, du dysfonctionnement des unités de réfrigération avec refroidissement à l'ammoniac, lors de pannes d'égouts, etc.

L'acroléine est un produit de décomposition des graisses lors du traitement thermique et peut provoquer des maladies allergiques dans des conditions industrielles. Le MPC dans la zone de travail est de 0,2 mg/m3.

Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) - leur lien avec le développement de tumeurs malignes a été noté. Le plus courant et le plus actif d’entre eux est le 3-4-benzo(a)pyrène, qui est libéré lors de la combustion de combustibles : charbon, pétrole, essence, gaz. La quantité maximale de 3-4-benz(a)pyrène est libérée lors de la combustion du charbon, la quantité minimale lors de la combustion du gaz. Dans les usines de transformation des aliments, une source de pollution atmosphérique par les HAP peut être l’utilisation à long terme de graisses surchauffées. La limite de concentration maximale quotidienne moyenne d'hydrocarbures aromatiques cycliques dans l'air atmosphérique ne doit pas dépasser 0,001 mg/m3.

Impuretés mécaniques - poussière, particules de sol, fumée, cendres, suie. Les niveaux de poussière augmentent avec un aménagement paysager insuffisant, de mauvaises routes d'accès, une perturbation de la collecte et de l'élimination des déchets de production, ainsi qu'une violation du régime de nettoyage sanitaire (nettoyage humide à sec ou irrégulier, etc.). De plus, l'empoussièrement des locaux augmente en cas de violations dans la conception et le fonctionnement de la ventilation, des solutions de planification (par exemple, avec une isolation insuffisante du garde-manger des ateliers de production, etc.).

L'impact de la poussière sur l'homme dépend de la taille des particules de poussière et de leur densité. Les particules de poussière les plus dangereuses pour l'homme sont celles de moins de 1 micron de diamètre, car... ils pénètrent facilement dans les poumons et peuvent provoquer des maladies chroniques (pneumoconiose). La poussière contenant des mélanges de composés chimiques toxiques a un effet toxique sur le corps.

La concentration maximale admissible pour les suies et les suies est strictement normalisée en raison de la teneur en hydrocarbures cancérigènes (HAP) : la concentration maximale journalière moyenne pour les suies est de 0,05 mg/m3.

Dans les confiseries à forte puissance, l'air peut devenir poussiéreux de sucre et de poussière de farine. La poussière de farine sous forme d'aérosols peut provoquer une irritation des voies respiratoires ainsi que des maladies allergiques. La concentration maximale admissible de poussière de farine dans la zone de travail ne doit pas dépasser 6 mg/m3. Dans ces limites (2-6 mg/m3), les concentrations maximales admissibles d'autres types de poussières végétales ne contenant pas plus de 0,2 % de composés de silicium sont réglementées.

L'air est mélange naturel divers gaz. Il contient surtout des éléments tels que l'azote (environ 77 %) et l'oxygène, moins de 2 % sont de l'argon, du dioxyde de carbone et d'autres gaz inertes.

L'oxygène, ou O2, est le deuxième élément du tableau périodique et le composant le plus important, sans lequel la vie sur la planète n'existerait guère. Il participe à divers processus, dont dépend l’activité vitale de tous les êtres vivants.

Composition de l'air

O2 remplit la fonction processus oxydatifs dans le corps humain, qui vous permettent de libérer de l'énergie pour une vie normale. Au repos, le corps humain a besoin d'environ 350 millilitres d'oxygène, avec une activité physique intense, cette valeur augmente de trois à quatre fois.

Quel pourcentage d’oxygène y a-t-il dans l’air que nous respirons ? La norme est 20,95% . L'air expiré contient moins O2 – 15,5-16 %. La composition de l'air expiré comprend également du dioxyde de carbone, de l'azote et d'autres substances. Une diminution ultérieure du pourcentage d'oxygène entraîne un dysfonctionnement et une valeur critique de 7 à 8 % provoque la mort.

D'après le tableau, vous pouvez comprendre, par exemple, que l'air expiré contient beaucoup d'azote et d'éléments supplémentaires, mais O2 seulement 16,3%. La teneur en oxygène de l'air inhalé est d'environ 20,95 %.

Il est important de comprendre ce qu’est un élément tel que l’oxygène. O2 – le plus répandu sur terre élément chimique, qui est incolore, inodore et insipide. Il remplit la fonction la plus importante d’oxydation.

Sans le huitième élément du tableau périodique tu ne peux pas faire de feu. L'oxygène sec améliore les propriétés électriques et protectrices des films et réduit leur charge volumique.

Cet élément est contenu dans les composés suivants :

1. Silicates - ils contiennent environ 48 % d'O2.
2. (mer et frais) – 89%.
3. Aérien – 21 %.
4. Autres composés présents dans la croûte terrestre.

L'air contient non seulement des substances gazeuses, mais aussi vapeurs et aérosols, ainsi que divers contaminants. Il peut s’agir de poussière, de saleté ou d’autres petits débris. Il contient microbes, qui peut provoquer diverses maladies. La grippe, la rougeole, la coqueluche, les allergènes et d'autres maladies ne sont qu'une petite liste de conséquences négatives qui apparaissent lorsque la qualité de l'air se détériore et que le niveau de bactéries pathogènes augmente.

Le pourcentage d'air est la quantité de tous les éléments qui le composent. Il est plus pratique de montrer clairement de quoi est constitué l'air, ainsi que le pourcentage d'oxygène dans l'air, sur un diagramme.

Le diagramme montre quel gaz se trouve le plus souvent dans l’air. Les valeurs affichées seront légèrement différentes pour l'air inhalé et expiré.

Diagramme - rapport d'air.

Il existe plusieurs sources à partir desquelles l'oxygène se forme :

1. Plantes. On sait également, grâce à un cours de biologie scolaire, que les plantes libèrent de l'oxygène lorsqu'elles absorbent du dioxyde de carbone.
2. Décomposition photochimique de la vapeur d'eau. Le processus est observé sous l’influence du rayonnement solaire dans la couche supérieure de l’atmosphère.
3. Mélange des flux d'air dans les couches atmosphériques inférieures.

Fonctions de l'oxygène dans l'atmosphère et pour le corps

Pour une personne, la soi-disant pression partielle, que le gaz pourrait produire s'il occupait tout le volume occupé du mélange. La pression partielle normale à 0 mètre au-dessus du niveau de la mer est 160 millimètres de mercure. Une augmentation de l'altitude entraîne une diminution de la pression partielle. Cet indicateur est important car l'apport d'oxygène à tous les organes importants et au corps en dépend.

L'oxygène est souvent utilisé pour le traitement de diverses maladies. Les bouteilles d’oxygène et les inhalateurs aident les organes humains à fonctionner normalement en cas de manque d’oxygène.

Important! La composition de l'air est influencée par de nombreux facteurs ; par conséquent, le pourcentage d'oxygène peut changer. La situation environnementale négative entraîne une détérioration de la qualité de l’air. Dans les mégapoles et les grandes agglomérations urbaines, la proportion de dioxyde de carbone (CO2) sera plus élevée que dans les petites agglomérations ou dans les forêts et les zones protégées. L'altitude a également une grande influence : le pourcentage d'oxygène sera plus faible dans les montagnes. Vous pouvez considérer l'exemple suivant : sur le mont Everest, qui atteint une hauteur de 8,8 km, la concentration d'oxygène dans l'air sera 3 fois inférieure à celle des basses terres. Pour rester en sécurité sur les sommets des hautes montagnes, vous devez utiliser des masques à oxygène.

La composition de l'air a changé au fil des années. Les processus évolutifs et les catastrophes naturelles ont entraîné des changements. le pourcentage d'oxygène a diminué, nécessaire au fonctionnement normal des organismes biologiques. Plusieurs étapes historiques peuvent être envisagées :

1. Ère préhistorique. A cette époque, la concentration d’oxygène dans l’atmosphère était environ 36%.
2. il y a 150 ans O2 occupé 26% de la composition totale de l’air.
3. Actuellement, la concentration d'oxygène dans l'air est un peu moins de 21 %.

L’évolution ultérieure du monde environnant peut entraîner de nouvelles modifications de la composition de l’air. Dans un avenir proche, il est peu probable que la concentration d'O2 soit inférieure à 14 %, car cela entraînerait perturbation du fonctionnement du corps.

A quoi conduit le manque d'oxygène ?

Une faible consommation est le plus souvent observée dans les transports étouffants, dans les zones mal ventilées ou en altitude. . La diminution des niveaux d'oxygène dans l'air peut provoquer impact négatif sur le corps. Les mécanismes sont épuisés ; le système nerveux est le plus touché. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles le corps souffre d'hypoxie :

1. Pénurie de sang. Appelé pour une intoxication au monoxyde de carbone. Cette situation réduit la teneur en oxygène du sang. C'est dangereux car le sang cesse de fournir de l'oxygène à l'hémoglobine.
2. Déficience circulatoire. C'est possible pour le diabète, l'insuffisance cardiaque. Dans une telle situation, le transport du sang se détériore, voire devient impossible.
3. Les facteurs histotoxiques affectant l’organisme peuvent entraîner une perte de la capacité à absorber l’oxygène. Se pose en cas d'intoxication par des poisons ou en raison d'une exposition à des effets graves...

Sur la base d'un certain nombre de symptômes, vous pouvez comprendre que le corps a besoin d'O2. Tout d'abord la fréquence respiratoire augmente. La fréquence cardiaque augmente également. Ces fonctions de protection sont conçues pour fournir de l’oxygène aux poumons et fournir du sang et des tissus.

Le manque d'oxygène provoque maux de tête, somnolence accrue, détérioration de la concentration. Les cas isolés ne sont pas si terribles ; ils sont assez faciles à corriger. Pour normaliser l'insuffisance respiratoire, le médecin prescrit des bronchodilatateurs et d'autres médicaments. Si l'hypoxie prend des formes graves, telles que perte de coordination humaine voire coma, le traitement devient alors plus compliqué.

Si des symptômes d'hypoxie sont détectés, il est important consulter un médecin immédiatement et ne vous soignez pas vous-même, car l'utilisation d'un médicament particulier dépend des causes du trouble. Aide pour les cas légers traitement avec des masques à oxygène et des oreillers, l'hypoxie sanguine nécessite une transfusion sanguine et la correction des causes circulaires n'est possible que par une intervention chirurgicale sur le cœur ou les vaisseaux sanguins.

L'incroyable voyage de l'oxygène à travers notre corps

Conclusion

L'oxygène est le plus important composant pneumatique, sans lequel il est impossible de réaliser de nombreux processus sur Terre. La composition de l'air a changé au fil des dizaines de milliers d'années en raison de processus évolutifs, mais actuellement la quantité d'oxygène dans l'atmosphère a atteint dans 21%. La qualité de l'air qu'une personne respire affecte sa santé Par conséquent, il est nécessaire de surveiller la propreté de la pièce et d'essayer de réduire la pollution de l'environnement.

CONFÉRENCE N° 3. Air atmosphérique.

Sujet : L'air atmosphérique, sa composition chimique et physiologique

la signification des composants.

Pollution atmosphérique ; leur impact sur la santé publique.

Plan du cours :

Composition chimique de l'air atmosphérique.

Le rôle biologique et l'importance physiologique de ses composants : azote, oxygène, dioxyde de carbone, ozone, gaz inertes.

Le concept de pollution atmosphérique et ses sources.

Impact de la pollution atmosphérique sur la santé (impact direct).

L'influence de la pollution atmosphérique sur les conditions de vie de la population (impact indirect sur la santé).

Problèmes de protection de l'air atmosphérique contre la pollution.

L'enveloppe gazeuse de la Terre s'appelle l'atmosphère. Le poids total de l'atmosphère terrestre est de 5,13  10 15 tonnes.

L'air qui forme l'atmosphère est un mélange de divers gaz. La composition de l’air sec au niveau de la mer sera la suivante :

Tableau n°1

Composition de l'air sec à une température de 0 0 C et

pression 760 mm Hg. Art.

La composition de l'atmosphère terrestre reste constante sur terre, au-dessus de la mer, dans les villes et dans les zones rurales. Cela ne change pas non plus avec la hauteur. Il ne faut pas oublier que nous parlons du pourcentage de composants aériens à différentes altitudes. Cependant, on ne peut pas en dire autant de la concentration pondérale des gaz. À mesure que vous montez, la densité de l’air diminue et le nombre de molécules contenues dans une unité d’espace diminue également. En conséquence, la concentration pondérale du gaz et sa pression partielle diminuent.

Arrêtons-nous sur les caractéristiques des différents composants de l'air.

Le composant principal de l’atmosphère est azote. L'azote est un gaz inerte. Il ne supporte ni la respiration ni la combustion. La vie est impossible dans une atmosphère d'azote.

L'azote joue un rôle biologique important. L'azote présent dans l'air est absorbé par certains types de bactéries et d'algues, qui en forment des composés organiques.

Sous l'influence de l'électricité atmosphérique, une petite quantité d'ions azote se forme, qui sont éliminés de l'atmosphère par les précipitations et enrichissent le sol en sels d'acide nitreux et nitrique. Les sels d'acide nitreux sont transformés en nitrites sous l'influence des bactéries du sol. Les nitrites et les sels d'ammoniaque sont absorbés par les plantes et servent à la synthèse des protéines.

Ainsi s'effectue la transformation de l'azote atmosphérique inerte en matière vivante du monde organique.

Faute d’engrais azotés d’origine naturelle, l’humanité a appris à les obtenir artificiellement. Une industrie des engrais azotés a été créée et se développe, qui transforme l'azote atmosphérique en ammoniac et en engrais azotés.

L'importance biologique de l'azote ne se limite pas à sa participation au cycle des substances azotées. Il joue un rôle important en tant que diluant de l’oxygène atmosphérique, car la vie est impossible dans l’oxygène pur.

Une augmentation de la teneur en azote de l'air provoque une hypoxie et une asphyxie dues à une diminution de la pression partielle de l'oxygène.

À mesure que la pression partielle augmente, l'azote présente des propriétés narcotiques. Cependant, en atmosphère ouverte, l'effet narcotique de l'azote ne se manifeste pas, car les fluctuations de sa concentration sont insignifiantes.

Le composant le plus important de l’atmosphère est gazeux l'oxygène (O 2 ) .

L’oxygène de notre système solaire se trouve à l’état libre uniquement sur Terre.

De nombreuses hypothèses ont été émises concernant l'évolution (le développement) de l'oxygène terrestre. L’explication la plus acceptée est que la grande majorité de l’oxygène présent dans l’atmosphère moderne a été produite par la photosynthèse dans la biosphère ; et seule une petite quantité initiale d’oxygène s’est formée à la suite de la photosynthèse de l’eau.

Le rôle biologique de l'oxygène est extrêmement important. Sans oxygène, la vie est impossible. L'atmosphère terrestre contient 1,18  10 15 tonnes d'oxygène.

Dans la nature, des processus de consommation d'oxygène se produisent en permanence : la respiration des humains et des animaux, les processus de combustion, d'oxydation. Dans le même temps, des processus de restauration de la teneur en oxygène de l'air (photosynthèse) se déroulent en permanence. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone, le décomposent, métabolisent le carbone et libèrent de l'oxygène dans l'atmosphère. Les plantes émettent 0,5  10 5 millions de tonnes d'oxygène dans l'atmosphère. Cela suffit à couvrir la perte naturelle d’oxygène. Sa teneur dans l'air est donc constante et s'élève à 20,95 %.

Le flux continu de masses d'air mélange la troposphère, c'est pourquoi il n'y a pas de différence de teneur en oxygène entre les villes et les zones rurales. La concentration en oxygène fluctue de quelques dixièmes de pour cent. Cela n'a pas d'importance. Cependant, dans les trous profonds, les puits et les grottes, la teneur en oxygène peut baisser, il est donc dangereux d'y descendre.

Lorsque la pression partielle de l'oxygène diminue chez l'homme et l'animal, des phénomènes de manque d'oxygène sont observés. Des changements importants dans la pression partielle de l’oxygène se produisent à mesure que l’on s’élève au-dessus du niveau de la mer. Des phénomènes de carence en oxygène peuvent être observés lors d'alpinisme (alpinisme, tourisme), et lors de voyages en avion. Grimper à une altitude de 3 000 m peut provoquer le mal d’altitude ou le mal des montagnes.

Lorsqu'on vit longtemps en haute montagne, les gens s'habituent au manque d'oxygène et une acclimatation se produit.

Une pression partielle élevée d'oxygène est défavorable pour l'homme. À une pression partielle supérieure à 600 mm, la capacité vitale des poumons diminue. L'inhalation d'oxygène pur (pression partielle 760 mm) provoque un œdème pulmonaire, une pneumonie et des convulsions.

Dans des conditions naturelles, la teneur en oxygène de l’air n’augmente pas.

Ozone fait partie intégrante de l'atmosphère. Sa masse est de 3,5 milliards de tonnes. La teneur en ozone de l'atmosphère varie selon les saisons : elle est élevée au printemps et faible en automne. La teneur en ozone dépend de la latitude de la zone : plus elle est proche de l'équateur, plus elle est basse. La concentration d'ozone présente une variation diurne : elle atteint son maximum à midi.

La concentration d'ozone est inégalement répartie en altitude. Sa teneur la plus élevée s'observe à une altitude de 20-30 km.

L'ozone est produit en permanence dans la stratosphère. Sous l’influence du rayonnement ultraviolet du soleil, les molécules d’oxygène se dissocient (se séparent) pour former de l’oxygène atomique. Les atomes d'oxygène se recombinent (se combinent) avec les molécules d'oxygène et forment de l'ozone (O3). À des altitudes supérieures et inférieures à 20-30 km, les processus de photosynthèse (formation) de l'ozone ralentissent.

La présence d’une couche d’ozone dans l’atmosphère est d’une grande importance pour l’existence de la vie sur Terre.

L'ozone bloque la partie des ondes courtes du spectre du rayonnement solaire et ne transmet pas d'ondes inférieures à 290 nm (nanomètres). En l’absence d’ozone, la vie sur Terre serait impossible en raison de l’effet destructeur des rayons ultraviolets à court terme sur tous les êtres vivants.

L'ozone absorbe également le rayonnement infrarouge d'une longueur d'onde de 9,5 microns (microns). Grâce à cela, l'ozone retient environ 20 % du rayonnement thermique terrestre, réduisant ainsi ses pertes de chaleur. En l’absence d’ozone, la température absolue de la Terre serait inférieure de 7°.

L'ozone est amené de la stratosphère dans la couche inférieure de l'atmosphère - la troposphère - à la suite du mélange des masses d'air. Avec un faible mélange, la concentration d'ozone à la surface de la Terre diminue. Une augmentation de l'ozone dans l'air est observée lors d'un orage suite aux décharges d'électricité atmosphérique et à une augmentation des turbulences (mélange) de l'atmosphère.

Dans le même temps, une augmentation significative de la concentration d'ozone dans l'air est le résultat de l'oxydation photochimique des substances organiques qui pénètrent dans l'atmosphère avec les gaz d'échappement des véhicules et les émissions industrielles. L'ozone est une substance toxique. L'ozone a un effet irritant sur les muqueuses des yeux, du nez et de la gorge à une concentration de 0,2 à 1 mg/m3.

Dioxyde de carbone (CO 2 ) est présent dans l’atmosphère à une concentration de 0,03 %. Sa quantité totale est de 2 330 milliards de tonnes. Une grande quantité de dioxyde de carbone se trouve dissoute dans l’eau des mers et des océans. Sous forme liée, il fait partie des dolomies et des calcaires.

L'atmosphère est constamment reconstituée en dioxyde de carbone en raison des processus vitaux des organismes vivants, des processus de combustion, de décomposition et de fermentation. Une personne émet 580 litres de dioxyde de carbone par jour. De grandes quantités de dioxyde de carbone sont libérées lors de la décomposition du calcaire.

Malgré la présence de nombreuses sources de formation, il n’y a pas d’accumulation significative de dioxyde de carbone dans l’air. Le dioxyde de carbone est constamment assimilé (absorbé) par les plantes au cours du processus de photosynthèse.

Outre les plantes, les mers et les océans régulent la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère. Lorsque la pression partielle du dioxyde de carbone dans l'air augmente, il se dissout dans l'eau et lorsqu'elle diminue, il est libéré dans l'atmosphère.

Dans l'atmosphère de surface, il existe de légères fluctuations de la concentration de dioxyde de carbone : au-dessus de l'océan, elle est plus faible qu'au-dessus des terres ; plus élevé en forêt que dans les champs; plus élevé dans les villes qu’en dehors de la ville.

Le dioxyde de carbone joue un rôle important dans la vie des animaux et des humains. Il stimule le centre respiratoire.

Il y en a une certaine quantité dans l'air atmosphérique gaz inertes: argon, néon, hélium, krypton et xénon. Ces gaz appartiennent au groupe zéro du tableau périodique, ne réagissent pas avec d'autres éléments et sont inertes au sens chimique.

Les gaz inertes sont narcotiques. Leurs propriétés narcotiques se manifestent à une pression barométrique élevée. En atmosphère ouverte, les propriétés narcotiques des gaz inertes ne peuvent pas se manifester.

Outre les composants de l'atmosphère, elle contient diverses impuretés d'origine naturelle et pollutions introduites du fait de l'activité humaine.

Les impuretés présentes dans l'air autres que sa composition chimique naturelle sont appelées pollution atmosphérique.

La pollution atmosphérique est divisée en pollution naturelle et artificielle.

La pollution naturelle comprend les impuretés pénétrant dans l'air à la suite de processus naturels spontanés (poussières végétales et terrestres, éruptions volcaniques, poussières cosmiques).

La pollution atmosphérique artificielle résulte des activités de production humaine.

Les sources artificielles de pollution atmosphérique sont divisées en 4 groupes :

transport;

industrie;

génie thermique;

brûlage des déchets.

Regardons leurs brèves caractéristiques.

La situation actuelle est caractérisée par le fait que le volume des émissions du transport routier dépasse le volume des émissions des entreprises industrielles.

Une voiture émet plus de 200 composés chimiques dans l’air. Chaque voiture consomme en moyenne 2 tonnes de carburant et 30 tonnes d'air par an et émet 700 kg de monoxyde de carbone (CO), 230 kg d'hydrocarbures imbrûlés, 40 kg d'oxydes d'azote (NO 2) et 2 à 5 kg ​de solides dans l’atmosphère.

La ville moderne est saturée d’autres modes de transport : ferroviaire, fluvial et aérien. La quantité totale d’émissions dans l’environnement provenant de tous les types de transports tend à augmenter continuellement.

Les entreprises industrielles se classent au deuxième rang après le transport en termes de degré de dommage à l'environnement.

Les polluants les plus intenses de l'air atmosphérique sont les entreprises des industries métallurgiques ferreuses et non ferreuses, pétrochimiques et chimiques de coke, ainsi que les entreprises produisant des matériaux de construction. Ils rejettent dans l’atmosphère des dizaines de tonnes de suies, de poussières, de métaux et de leurs composés (cuivre, zinc, plomb, nickel, étain…).

En pénétrant dans l'atmosphère, les métaux polluent le sol, s'y accumulent et pénètrent dans l'eau des réservoirs.

Dans les zones où se trouvent les entreprises industrielles, la population est exposée aux effets néfastes de la pollution atmosphérique.

Outre les particules, l’industrie émet divers gaz dans l’air : anhydride sulfurique, monoxyde de carbone, oxydes d’azote, sulfure d’hydrogène, hydrocarbures et gaz radioactifs.

Les polluants peuvent rester longtemps dans l’environnement et avoir un effet nocif sur le corps humain.

Par exemple, les hydrocarbures restent dans l’environnement jusqu’à 16 ans et participent activement aux processus photochimiques de l’air atmosphérique avec formation de brouillards toxiques.

Une pollution massive de l'air est observée lorsque des combustibles solides et liquides sont brûlés dans les centrales thermiques. Ce sont les principales sources de pollution atmosphérique avec les oxydes de soufre et d'azote, le monoxyde de carbone, la suie et les poussières. Ces sources se caractérisent par une pollution atmosphérique massive.

Actuellement, de nombreux faits sont connus sur les effets néfastes de la pollution atmosphérique sur la santé humaine.

La pollution atmosphérique a des effets aigus et chroniques sur le corps humain.

Les brouillards toxiques sont des exemples de l'impact aigu de la pollution atmosphérique sur la santé publique. Les concentrations de substances toxiques dans l'air ont augmenté dans des conditions météorologiques défavorables.

Le premier brouillard toxique a été enregistré en Belgique en 1930. Plusieurs centaines de personnes ont été blessées et 60 personnes sont mortes. Par la suite, des cas similaires se sont répétés : en 1948 dans la ville américaine de Donora. 6 000 personnes ont été touchées. En 1952, 4 000 personnes sont mortes à cause du grand brouillard de Londres. En 1962, 750 Londoniens moururent pour les mêmes raisons. En 1970, 10 000 personnes ont souffert du smog sur la capitale japonaise (Tokyo) et en 1971, 28 000 personnes.

En plus des catastrophes répertoriées, l'analyse des documents de recherche d'auteurs nationaux et étrangers attire l'attention sur une augmentation de la morbidité générale de la population due à la pollution de l'air.

Les études réalisées à cet égard nous permettent de conclure qu'en raison de l'exposition à la pollution atmosphérique dans les centres industriels, il y a une augmentation de :

taux de mortalité global dû aux maladies cardiovasculaires et respiratoires ;

morbidité aiguë non spécifique des voies respiratoires supérieures ;

bronchite chronique;

asthme bronchique;

emphysème;

cancer du poumon;

diminution de l'espérance de vie et de l'activité créatrice.

De plus, à l'heure actuelle, l'analyse mathématique a révélé une corrélation statistiquement significative entre le niveau d'incidence dans la population des maladies du sang, des organes digestifs, des maladies de la peau et les niveaux de pollution de l'air.

Les organes respiratoires, le système digestif et la peau sont les « portes d’entrée » des substances toxiques et servent de cibles à leur action directe et indirecte.

L'influence de la pollution atmosphérique sur les conditions de vie est considérée comme l'impact indirect (indirect) de la pollution atmosphérique sur la santé publique.

Il comprend :

réduction de l'éclairage général;

réduction du rayonnement ultraviolet du soleil ;

changements dans les conditions climatiques;

détérioration des conditions de vie ;

impact négatif sur les espaces verts ;

impact négatif sur les animaux.

Les polluants atmosphériques causent de graves dommages aux bâtiments, aux structures et aux matériaux de construction.

Le coût économique total pour les États-Unis des polluants atmosphériques, y compris leur impact sur la santé humaine, les matériaux de construction, les métaux, les tissus, le cuir, le papier, la peinture, le caoutchouc et d'autres matériaux, est de 15 à 20 milliards de dollars par an.

Tout ce qui précède indique que la protection de l'air atmosphérique contre la pollution est un problème d'une extrême importance et qui fait l'objet d'une attention particulière de la part des spécialistes de tous les pays du monde.

Toutes les mesures de protection de l'air atmosphérique doivent être mises en œuvre de manière globale dans plusieurs domaines :

Mesures législatives. Il s'agit de lois adoptées par le gouvernement du pays visant à protéger l'environnement aérien ;

Placement rationnel des zones industrielles et résidentielles ;

Mesures technologiques visant à réduire les émissions dans l'atmosphère ;

Mesures sanitaires ;

Élaboration de normes d'hygiène pour l'air atmosphérique ;

Surveillance de la pureté de l'air atmosphérique ;

Contrôle du travail des entreprises industrielles ;

Amélioration des zones peuplées, aménagement paysager, arrosage, création de brèches de protection entre les entreprises industrielles et les complexes résidentiels.

Outre les mesures énumérées dans le plan interne de l'État, des programmes interétatiques de protection de l'air atmosphérique sont actuellement élaborés et largement mis en œuvre.

Le problème de la protection de l'air est résolu dans un certain nombre d'organisations internationales - OMS, ONU, UNESCO et autres.

La structure et la composition de l’atmosphère terrestre, il faut le dire, n’ont pas toujours été des valeurs constantes à l’une ou l’autre période du développement de notre planète. Aujourd'hui, la structure verticale de cet élément, qui a une « épaisseur » totale de 1,5 à 2 000 km, est représentée par plusieurs couches principales, notamment :

1. Troposphère.
2. Tropopause.
3. Stratosphère.
4. Stratopause.
5. Mésosphère et mésopause.
6. Thermosphère.
7. Exosphère.

Éléments de base de l'atmosphère

La troposphère est une couche dans laquelle on observe de forts mouvements verticaux et horizontaux ; c'est ici que se forment les phénomènes météorologiques, sédimentaires et climatiques. Il s'étend sur 7 à 8 kilomètres de la surface de la planète presque partout, à l'exception des régions polaires (jusqu'à 15 km là-bas). Dans la troposphère, on observe une diminution progressive de la température, d'environ 6,4°C à chaque kilomètre d'altitude. Cet indicateur peut différer selon les latitudes et les saisons.

La composition de l'atmosphère terrestre dans cette partie est représentée par les éléments suivants et leurs pourcentages :

Azote - environ 78 pour cent ;

Oxygène - près de 21 pour cent ;

Argon - environ un pour cent ;

Dioxyde de carbone - moins de 0,05%.

Composition unique jusqu'à une altitude de 90 kilomètres

De plus, on y trouve de la poussière, des gouttelettes d'eau, de la vapeur d'eau, des produits de combustion, des cristaux de glace, des sels marins, de nombreuses particules d'aérosol, etc. Cette composition de l'atmosphère terrestre s'observe jusqu'à environ quatre-vingt-dix kilomètres d'altitude, l'air est donc à peu près la même composition chimique, non seulement dans la troposphère, mais également dans les couches sus-jacentes. Mais là-bas, l'atmosphère a des propriétés physiques fondamentalement différentes. La couche qui a une composition chimique générale s’appelle l’homosphère.

Quels autres éléments composent l’atmosphère terrestre ? En pourcentage (en volume, dans l'air sec) de gaz tels que le krypton (environ 1,14 x 10 -4), le xénon (8,7 x 10 -7), l'hydrogène (5,0 x 10 -5), le méthane (environ 1,7 x 10 -5) sont représentés ici. 4), le protoxyde d'azote (5,0 x 10 -5), etc. En pourcentage massique, la plupart des composants répertoriés sont le protoxyde d'azote et l'hydrogène, suivis de l'hélium, du krypton, etc.

Propriétés physiques des différentes couches atmosphériques

Les propriétés physiques de la troposphère sont étroitement liées à sa proximité avec la surface de la planète. De là, la chaleur solaire réfléchie sous forme de rayons infrarouges est redirigée vers le haut, impliquant des processus de conduction et de convection. C'est pourquoi la température diminue avec l'éloignement de la surface terrestre. Ce phénomène est observé jusqu'à la hauteur de la stratosphère (11-17 kilomètres), puis la température devient quasiment inchangée jusqu'à 34-35 km, puis la température remonte jusqu'à des altitudes de 50 kilomètres (la limite supérieure de la stratosphère). . Entre la stratosphère et la troposphère se trouve une fine couche intermédiaire de tropopause (jusqu'à 1 à 2 km), où des températures constantes sont observées au-dessus de l'équateur - environ moins 70 ° C et en dessous. Au-dessus des pôles, la tropopause « se réchauffe » en été jusqu'à moins 45°C ; en hiver, les températures oscillent ici autour de -65°C.

La composition gazeuse de l'atmosphère terrestre comprend un élément aussi important que l'ozone. Il y en a relativement peu à la surface (dix puissance moins un pour cent), car le gaz se forme sous l'influence de la lumière solaire à partir de l'oxygène atomique présent dans les parties supérieures de l'atmosphère. En particulier, la majeure partie de l'ozone se trouve à une altitude d'environ 25 km, et l'ensemble de « l'écran d'ozone » est situé dans des zones allant de 7 à 8 km aux pôles, de 18 km à l'équateur et jusqu'à cinquante kilomètres au total au-dessus de l'altitude. surface de la planète.

L'atmosphère protège du rayonnement solaire

La composition de l'air dans l'atmosphère terrestre joue un rôle très important dans la préservation de la vie, car les éléments et compositions chimiques individuels limitent avec succès l'accès du rayonnement solaire à la surface de la Terre et aux personnes, animaux et plantes qui y vivent. Par exemple, les molécules de vapeur d'eau absorbent efficacement presque toutes les gammes de rayonnement infrarouge, à l'exception des longueurs comprises entre 8 et 13 microns. L'ozone absorbe le rayonnement ultraviolet jusqu'à une longueur d'onde de 3100 A. Sans sa fine couche (seulement 3 mm en moyenne si elle est placée à la surface de la planète), seule l'eau à plus de 10 mètres de profondeur et les grottes souterraines où le rayonnement solaire ne pénètre pas. la portée peut être habitée.

Zéro Celsius à la stratopause

Entre les deux niveaux suivants de l'atmosphère, la stratosphère et la mésosphère, se trouve une couche remarquable : la stratopause. Cela correspond approximativement à la hauteur maximale de l'ozone et la température ici est relativement confortable pour l'homme - environ 0°C. Au-dessus de la stratopause, dans la mésosphère (commence quelque part à une altitude de 50 km et se termine à une altitude de 80-90 km), une baisse de température est à nouveau observée à mesure que l'on s'éloigne de la surface de la Terre (jusqu'à moins 70-80°C ). Les météores brûlent généralement complètement dans la mésosphère.

Dans la thermosphère - plus 2000 K !

La composition chimique de l'atmosphère terrestre dans la thermosphère (commence après la mésopause à des altitudes d'environ 85-90 à 800 km) détermine la possibilité d'un phénomène tel que le réchauffement progressif de couches d'« air » très raréfié sous l'influence du rayonnement solaire. . Dans cette partie de la « couverture d'air » de la planète, les températures varient de 200 à 2000 K, obtenues grâce à l'ionisation de l'oxygène (l'oxygène atomique est situé au-dessus de 300 km), ainsi que la recombinaison des atomes d'oxygène en molécules. , accompagné du dégagement d'une grande quantité de chaleur. La thermosphère est le lieu où se produisent les aurores.

Au-dessus de la thermosphère se trouve l'exosphère, la couche externe de l'atmosphère, à partir de laquelle la lumière et les atomes d'hydrogène en mouvement rapide peuvent s'échapper dans l'espace. La composition chimique de l'atmosphère terrestre est représentée ici principalement par des atomes d'oxygène individuels dans les couches inférieures, des atomes d'hélium dans les couches intermédiaires et presque exclusivement des atomes d'hydrogène dans les couches supérieures. Ici, des températures élevées règnent - environ 3 000 K et il n'y a pas de pression atmosphérique.

Comment s’est formée l’atmosphère terrestre ?

Mais comme mentionné ci-dessus, la planète n’a pas toujours eu une telle composition atmosphérique. Au total, il existe trois concepts sur l'origine de cet élément. La première hypothèse suggère que l'atmosphère a été entraînée par un processus d'accrétion à partir d'un nuage protoplanétaire. Cependant, cette théorie fait aujourd’hui l’objet de critiques importantes, car une telle atmosphère primaire aurait dû être détruite par le « vent » solaire provenant d’une étoile de notre système planétaire. De plus, on suppose que les éléments volatils ne pourraient pas être retenus dans la zone de formation des planètes telluriques en raison de températures trop élevées.

La composition de l'atmosphère primaire de la Terre, comme le suggère la deuxième hypothèse, pourrait avoir été formée en raison du bombardement actif de la surface par des astéroïdes et des comètes arrivés du voisinage du système solaire au cours des premiers stades de développement. Il est assez difficile de confirmer ou d'infirmer cette idée.

Expérience à IDG RAS

La plus plausible semble être la troisième hypothèse, selon laquelle l'atmosphère est apparue à la suite de la libération de gaz du manteau de la croûte terrestre il y a environ 4 milliards d'années. Ce concept a été testé à l'Institut de géographie de l'Académie des sciences de Russie lors d'une expérience appelée « Tsarev 2 », lorsqu'un échantillon d'une substance d'origine météorique a été chauffé sous vide. Ensuite, la libération de gaz tels que H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, etc. a été enregistrée. Par conséquent, les scientifiques ont supposé à juste titre que la composition chimique de l'atmosphère primaire de la Terre comprenait de l'eau et du dioxyde de carbone, du fluorure d'hydrogène ( HF), monoxyde de carbone (CO), sulfure d'hydrogène (H 2 S), composés azotés, hydrogène, méthane (CH 4), vapeur d'ammoniac (NH 3), argon, etc. La vapeur d'eau de l'atmosphère primaire a participé à la formation de l'hydrosphère, le dioxyde de carbone était dans une plus grande mesure lié aux substances organiques et aux roches, l'azote passait dans la composition de l'air moderne, ainsi qu'à nouveau dans les roches sédimentaires et les substances organiques.

La composition de l'atmosphère primaire de la Terre ne permettait pas aux humains modernes d'y séjourner sans appareil respiratoire, car il n'y avait alors pas d'oxygène en quantité requise. Cet élément est apparu en quantités importantes il y a un milliard et demi d'années, ce qui serait lié au développement du processus de photosynthèse des algues bleu-vert et d'autres algues, qui sont les plus anciens habitants de notre planète.

Oxygène minimum

Le fait que la composition de l'atmosphère terrestre était initialement presque dépourvue d'oxygène est indiqué par le fait que du graphite (carbone) facilement oxydé, mais non oxydé, se trouve dans les roches les plus anciennes (catarchéennes). Par la suite, sont apparus des minerais de fer dits en bandes, qui comprenaient des couches d'oxydes de fer enrichis, ce qui signifie l'apparition sur la planète d'une puissante source d'oxygène sous forme moléculaire. Mais ces éléments n’étaient trouvés que périodiquement (peut-être les mêmes algues ou autres producteurs d’oxygène apparaissaient-ils dans les petites îles d’un désert sans oxygène), alors que le reste du monde était anaérobie. Cette dernière est étayée par le fait que de la pyrite facilement oxydable a été trouvée sous forme de cailloux traités par écoulement sans traces de réactions chimiques. Étant donné que les eaux courantes ne peuvent pas être mal aérées, l'opinion s'est développée selon laquelle l'atmosphère d'avant le Cambrien contenait moins de 1 pour cent de la composition en oxygène d'aujourd'hui.

Changement révolutionnaire dans la composition de l'air

Approximativement au milieu du Protérozoïque (il y a 1,8 milliard d'années), une « révolution de l'oxygène » s'est produite lorsque le monde est passé à la respiration aérobie, au cours de laquelle l'oxygène peut être obtenu à partir d'une molécule d'un nutriment (le glucose), et non de deux (comme c'est le cas avec respiration anaérobie) unités d’énergie. La composition de l'atmosphère terrestre, en termes d'oxygène, a commencé à dépasser un pour cent de ce qu'elle est aujourd'hui, et une couche d'ozone a commencé à apparaître, protégeant les organismes des radiations. C'est d'elle que, par exemple, des animaux aussi anciens que les trilobites se « cachaient » sous d'épaisses coquilles. Depuis lors et jusqu'à nos jours, le contenu de l'élément principal « respiratoire » a progressivement et lentement augmenté, assurant la diversité du développement des formes de vie sur la planète.