Normal koşullar altında havadaki oksijen içeriği. Atmosferin bileşimi ve yapısı

Tabloda belirtilen dünyanın havasındaki gazların oranı, 120 km yüksekliğe kadar alt katmanları için tipiktir. Bu bölgelerin içinde, homosfer adı verilen, güzelce karışmış, tekdüze bir yapıya sahip bir bölge bulunur. Homosferin üstünde, gaz moleküllerinin atomlara ve iyonlara ayrışmasıyla karakterize edilen heterosfer bulunur.

Bölgeler birbirinden turbo duraklamayla ayrılır.

Güneş ve kozmik radyasyonun etkisi altında moleküllerin atomlara ayrıştığı kimyasal reaksiyona foto ayrışma denir. Moleküler oksijenin bozunması, 200 km'den daha yüksek rakımlarda havadaki ana gaz olan atomik oksijeni üretir. 1200 km'nin üzerindeki irtifalarda gazların en hafifleri olan hidrojen ve helyum hakim olmaya başlar.

Havanın ana kütlesi 3 alt atmosfer katmanında yoğunlaştığından, 100 km'den daha yüksek rakımlarda hava bileşimindeki dönüşümlerin genel hava bileşimi üzerinde gözle görülür bir etkisi yoktur.

Azot, dünyadaki havanın dörtte üçünden fazlasını oluşturan en popüler gazdır. Modern nitrojen, fotosentez sırasında oluşan erken amonyak-hidrojen havasının moleküler oksijenle oksidasyonundan ortaya çıktı.

Şu anda, denitrifikasyonun bir sonucu olarak havaya az miktarda nitrojen giriyor - nitratları nitritlere indirgeme işlemi, ardından anaerobik prokaryotlar tarafından üretilen gaz halindeki moleküler nitrojen ve oksitlerin oluşumu. Volkanik patlamalar sırasında bir miktar nitrojen havaya karışır.

Havanın üst katmanlarında, ozonun katılımıyla elektriksel deşarjların etkisi altında moleküler nitrojen, nitrojen monoksite oksitlenir:

Basit koşullar altında monoksit hemen oksijenle reaksiyona girerek nitro oksit oluşturur:

Azot, dünya atmosferindeki en önemli kimyasal elementtir. Azot proteinlerin bir parçasıdır ve bitkilere mineral beslenmesi sağlar. Kimyasal reaksiyonların hızını belirler ve oksijen seyreltici rolünü oynar.

Toprak havasında en yaygın ikinci gaz oksijendir. Bu gazın oluşumu bakteri ve bitkilerin fotosentetik aktivitesi ile ilişkilidir. Ve fotosentetik organizmalar ne kadar çeşitli ve sayısız olursa, havadaki oksijen içeriği süreci de o kadar büyük oldu.

Mantonun gazları giderildikçe az miktarda ağır oksijen açığa çıkar.

Stratosfer ve troposferin üst katmanlarında, ultraviyole güneş radyasyonunun etkisi altında (bunu h olarak gösterelim?) Ozon oluşur:

Aynı ultraviyole radyasyonun bir sonucu olarak ozon ayrışır:

O3 + h? O2 + O

Birinci reaksiyonun sonucunda atomik oksijen, ikincisinin sonucunda ise moleküler oksijen oluşur. 4 reaksiyonun tümüne, onları yirminci yüzyılın 30'lu yıllarının ilk yarısında keşfeden İngiliz bilim adamı Sidney Chapman'ın adını taşıyan "Chapman mekanizması" adı verilir.

Oksijen canlı organizmaların nefes almasına yardımcı olur. Yardımı ile yanma ve oksidasyon süreçleri meydana gelir.

Ozon, canlı organizmaların geri dönüşü olmayan mutasyonlara yol açan ultraviyole radyasyondan korunmasına yardımcı olur. En büyük ozon konsantrasyonu sözde alt stratosferde gözlenir. yükseklerde bulunan ozon tabakası veya ozon perdesi

Havada en yaygın üçüncü gaz olan argon ve neon, helyum, ksenon ve kriptonun oluşumu, radyoaktif elementlerin bozunması ve volkanik patlamalarıyla ilişkilidir.

Özellikle helyum, uranyum, radyum ve toryumun radyoaktif bozunmasının bir ürünüdür: 238 U 234 Th + ?, 230 Th 226 Ra + 4 He, 226 Ra 222 Rn + ? (bu reaksiyonlarda parçacık, enerji kaybı sırasında elektronları yakalayan ve 4 He olan bir helyum çekirdeğidir).

Argon, potasyumun radyoaktif izotopunun bozunması sırasında oluşur: 40 K 40 Ar + ?.

Neon magmatik kayalardan kaçar.

Kripton, uranyum (235 U ve 238 U) ve toryum Th'nin bozunmasının son ürünü olarak oluşur.

Atmosferik kriptonun ana kütlesi, olağanüstü derecede kısa bir yarı ömre sahip transuranik elementlerin bozunmasının bir sonucu olarak Toprağın evriminin ilk aşamalarında ortaya çıktı veya kripton içeriğinin on milyon kat daha yüksek olduğu uzaydan geldi. Dünya'da.

Ksenon, uranyumun bölünmesinin bir sonucudur, ancak bu gazın ana kütlesi, toprak oluşumunun ilk aşamalarından, birincil havadan kalmıştır.

Karbondioksit, volkanik patlamalar sonucu ve organik maddenin ayrışması sırasında havaya karışır. Orta enlem topraklarının havasındaki içeriği yılın mevsimlerine bağlı olarak büyük ölçüde değişir: kışın CO2 miktarı artar, yazın ise azalır. Bu dalgalanma, fotosentez sırasında karbondioksit kullanan bitkilerin aktivitesiyle ilişkilidir.

Hidrojen, suyun güneş ışınımıyla ayrışması sonucu oluşur. Ancak havayı oluşturan gazların en hafifi olduğundan daima uzaya buharlaşır ve bu nedenle havadaki içeriği çok azdır.

Buhar göllerin, nehirlerin, denizlerin ve karaların yüzeyinden suyun buharlaşmasının sonucudur.

Su buharı ve karbondioksit hariç, havanın alt katmanlarındaki ana gazların konsantrasyonu sabittir. Kükürt oksit SO2 havada küçük miktarlarda bulunur. amonyak NH3. Karbon monoksit CO, ozon O3. hidrojen klorür HCl, hidrojen florür HF, nitrojen monoksit hangi miktarda, hidrokarbonlar, cıva buharı Hg, iyot I2 ve diğerleri. Atmosferin alt katmanı olan troposferde her zaman çok sayıda askıda katı ve sıvı parçacık bulunur.

Toprağın havasındaki sert parçacıkların kaynakları volkanik patlamalar, bitki polenleri, mikroplar ve şimdi de üretim sırasında fosil yakıtların yakılması gibi insan faaliyetleridir. Yoğuşma çekirdeği olan küçük toz parçacıkları sis ve bulutların oluşmasına neden olur. Havada her zaman mevcut olan sert parçacıklar olmasaydı yağış Dünya'ya düşmezdi.

Atmosfer havası çeşitli gazların karışımıdır. Atmosferin kalıcı bileşenlerini (oksijen, nitrojen, karbondioksit), inert gazları (argon, helyum, neon, kripton, hidrojen, ksenon, radon), az miktarda ozon, nitröz oksit, metan, iyot, su buharını içerir. değişken miktarlarda olduğu gibi, doğal kökenli çeşitli safsızlıklar ve insan üretim faaliyetlerinden kaynaklanan kirlilik.

Oksijen (O2) insanlar için havanın en önemli parçasıdır. Vücuttaki oksidatif süreçlerin uygulanması için gereklidir. Atmosfer havasında oksijen içeriği %20,95, kişinin soluduğu havada ise %15,4-16'dır. Atmosfer havasında %13-15'e düşürülmesi fizyolojik fonksiyonların bozulmasına, %7-8'e düşürülmesi ise ölüme yol açmaktadır.

Azot (N), atmosferik havanın ana bileşenidir. Bir kişinin soluduğu ve soluduğu hava yaklaşık olarak aynı miktarda nitrojen içerir -% 78,97-79,2. Azotun biyolojik rolü temel olarak oksijen seyreltici olmasıdır, çünkü saf oksijende yaşam imkansızdır. Azot içeriği %93'e çıktığında ölüm meydana gelir.

Karbondioksit (karbondioksit), CO2, solunumun fizyolojik düzenleyicisidir. Temiz havadaki içerik %0,03, insan nefesinde ise %3'tür.

Solunan havadaki CO2 konsantrasyonunun azalması tehlike oluşturmaz çünkü Metabolik süreçler sırasında salınması nedeniyle kandaki gerekli seviyesi düzenleyici mekanizmalar tarafından korunur.

Solunan havadaki karbondioksit içeriğinin %0,2'ye yükselmesi kişinin kendini kötü hissetmesine neden olur; %3-4'te heyecanlı bir durum, baş ağrısı, kulak çınlaması, çarpıntı, yavaş nabız ve %8'de şiddetli zehirlenme, kayıp meydana gelir. bilinç ve ölüm gelir.

Son zamanlarda yakıt yanma ürünlerinden kaynaklanan yoğun hava kirliliğinin bir sonucu olarak sanayi kentlerinin havasındaki karbondioksit konsantrasyonu artmaktadır. Atmosfer havasındaki CO2'deki artış, şehirlerde zehirli sislerin ortaya çıkmasına ve termal radyasyonun karbondioksit tarafından yeryüzünden tutulmasıyla ilişkili "sera etkisine" yol açar.

CO2 içeriğinde belirlenen normun üzerine bir artış, havanın sıhhi durumunda genel bir bozulma olduğunu gösterir, çünkü karbondioksitle birlikte diğer toksik maddeler birikebilir, iyonizasyon rejimi kötüleşebilir ve toz ve mikrobiyal kirlenme artabilir.

Ozon (O3). Ana miktarı Dünya yüzeyinden 20-30 km seviyesinde gözlenmektedir. Atmosferin yüzey katmanları ihmal edilebilir miktarda ozon içerir - 0,000001 mg/l'den fazla değil. Ozon, yeryüzündeki canlı organizmaları kısa dalga ultraviyole radyasyonun zararlı etkilerinden korur ve aynı zamanda Dünya'dan yayılan uzun dalga kızılötesi radyasyonu emerek aşırı soğumaya karşı korur. Ozonun oksitleyici özellikleri vardır, bu nedenle şehirlerin kirli havasındaki konsantrasyonu kırsal alanlara göre daha düşüktür. Bu bağlamda ozon, hava saflığının bir göstergesi olarak kabul edildi. Ancak son zamanlarda duman oluşumu sırasında ozonun fotokimyasal reaksiyonlar sonucu oluştuğu tespit edilmiştir, bu nedenle büyük şehirlerin atmosferik havasında ozonun tespiti, kirliliğinin bir göstergesi olarak kabul edilmektedir.

İnert gazların belirgin bir hijyenik ve fizyolojik önemi yoktur.

İnsan ekonomik ve üretim faaliyetleri, çeşitli gaz halindeki safsızlıklar ve asılı parçacıklardan oluşan bir hava kirliliği kaynağıdır. Atmosferdeki ve iç mekan havasındaki zararlı madde içeriğinin artması insan vücudu üzerinde olumsuz etkiye sahiptir. Bu bakımdan en önemli hijyenik görev, bunların havadaki izin verilen içeriğini standart hale getirmektir.

Havanın sıhhi ve hijyenik durumu genellikle çalışma alanının havasındaki zararlı maddelerin izin verilen maksimum konsantrasyonları (MPC) ile değerlendirilir.

Bir çalışma alanının havasında izin verilen maksimum zararlı madde konsantrasyonu, günlük 8 saatlik çalışma sırasında, ancak haftada 41 saatten fazla olmamak üzere, tüm çalışma süresi boyunca hastalıklara veya sağlıkta bozulmalara neden olmayan bir konsantrasyondur. şimdiki ve sonraki nesillerin. Günlük ortalama ve maksimum bir kerelik izin verilen maksimum konsantrasyonlar belirlenir (çalışma alanının havasında 30 dakikaya kadar geçerlidir). Aynı madde için izin verilen maksimum konsantrasyon, kişinin maruz kalma süresine bağlı olarak farklı olabilir.

Gıda işletmelerinde zararlı maddelerle hava kirliliğinin ana nedenleri teknolojik süreçteki aksaklıklar ve acil durumlardır (kanalizasyon, havalandırma vb.).

İç mekan havasındaki hijyenik tehlikeler arasında karbon monoksit, amonyak, hidrojen sülfit, kükürt dioksit, toz vb. ile mikroorganizmaların neden olduğu hava kirliliği yer alır.

Karbon monoksit (CO), sıvı ve katı yakıtların eksik yanmasının bir ürünü olarak havaya giren kokusuz ve renksiz bir gazdır. Havadaki 220-500 mg/m3 konsantrasyonunda akut zehirlenmeye ve 20-30 mg/m3 konsantrasyonunun sürekli solunması ile kronik zehirlenmeye neden olur. Atmosfer havasındaki ortalama günlük maksimum karbon monoksit konsantrasyonu, çalışma alanının havasında 1 mg/m3'tür - 20 ila 200 mg/m3 arasındadır (çalışma süresine bağlı olarak).

Kükürt dioksit (S02), çeşitli yakıt türlerinde kükürt bulunduğundan atmosferik havadaki en yaygın yabancı maddedir. Bu gazın genel toksik etkisi vardır ve solunum yolu hastalıklarına neden olur. Gazın tahriş edici etkisi havadaki konsantrasyonu 20 mg/m3'ü aştığında tespit edilir. Atmosfer havasında ortalama günlük maksimum kükürt dioksit konsantrasyonu 0,05 mg/m3, çalışma alanının havasında ise 10 mg/m3'tür.

Hidrojen sülfür (H2S) - genellikle kimya, petrol rafinerileri ve metalurji tesislerinden kaynaklanan atıklarla atmosferik havaya girer ve ayrıca gıda atıklarının ve protein ürünlerinin çürümesi sonucu oluşur ve iç mekan havasını kirletebilir. Hidrojen sülfür, 0,04-0,12 mg/m3 konsantrasyonunda genel toksik etkiye sahiptir ve insanlarda rahatsızlığa neden olur, 1000 mg/m3'ün üzerindeki konsantrasyonu ise ölümcül olabilir. Atmosfer havasında ortalama günlük maksimum hidrojen sülfit konsantrasyonu 0,008 mg/m3'tür, çalışma alanının havasında ise 10 mg/m3'e kadardır.

Amonyak (NH3) - protein ürünlerinin çürümesi, amonyak soğutmalı soğutma ünitelerinin arızalanması, kanalizasyon tesislerindeki kazalar vb. sırasında kapalı alanların havasında birikir. Vücut için toksiktir.

Akrolein, ısıl işlem sırasında yağın ayrışmasının bir ürünüdür ve endüstriyel koşullarda alerjik hastalıklara neden olabilir. Çalışma alanındaki MPC 0,2 mg/m3'tür.

Polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar) - bunların malign neoplazmların gelişimi ile bağlantıları not edilmiştir. Bunlardan en yaygın ve en aktif olanı, yakıtlar yakıldığında açığa çıkan 3-4-benzo(a)pirendir: kömür, petrol, benzin, gaz. Kömür yakarken maksimum miktarda 3-4-benz(a)piren açığa çıkar, gaz yakarken minimum miktar. Gıda işleme tesislerinde, aşırı ısınmış yağın uzun süreli kullanımı PAH hava kirliliğinin kaynağı olabilir. Siklik aromatik hidrokarbonların atmosferik havadaki ortalama günlük maksimum konsantrasyon limiti 0,001 mg/m3'ü aşmamalıdır.

Mekanik yabancı maddeler - toz, toprak parçacıkları, duman, kül, kurum. Yetersiz çevre düzenlemesi, zayıf erişim yolları, üretim atıklarının toplanması ve uzaklaştırılmasının kesintiye uğraması ve ayrıca sıhhi temizlik rejiminin ihlali (kuru veya düzensiz ıslak temizleme vb.) nedeniyle toz seviyeleri artar. Ek olarak, havalandırmanın tasarımı ve işletilmesindeki ihlaller, planlama çözümleri (örneğin, sebze kilerinin üretim atölyelerinden yetersiz izolasyonu vb.) ile tesislerin tozluluğu artar.

Tozun insanlar üzerindeki etkisi, toz parçacıklarının boyutuna ve özgül ağırlıklarına bağlıdır. İnsanlar için en tehlikeli toz parçacıkları çapı 1 mikrondan küçük olanlardır, çünkü... akciğerlere kolayca nüfuz ederler ve kronik hastalıklara (pnömokonyoz) neden olabilirler. Toksik kimyasal bileşiklerin karışımlarını içeren toz, vücut üzerinde toksik etkiye sahiptir.

İs ve is için izin verilen maksimum konsantrasyon, kanserojen hidrokarbonların (PAH'lar) içeriği nedeniyle katı bir şekilde standartlaştırılmıştır: is için ortalama günlük maksimum konsantrasyon 0,05 mg/m3'tür.

Yüksek güçlü şekerleme dükkanlarında hava, şeker ve un tozu nedeniyle tozlu hale gelebilir. Aerosol formundaki un tozu, alerjik hastalıkların yanı sıra solunum yollarının tahriş olmasına da neden olabilir. Çalışma alanında izin verilen maksimum un tozu konsantrasyonu 6 mg/m3'ü geçmemelidir. Bu sınırlar dahilinde (2-6 mg/m3), %0,2'den fazla silikon bileşiği içermeyen diğer bitki tozu türlerinin izin verilen maksimum konsantrasyonları düzenlenir.

Hava doğal karışımçeşitli gazlar. Çoğunlukla nitrojen (yaklaşık %77) ve oksijen gibi elementleri içerir; %2'den azı argon, karbondioksit ve diğer inert gazlardır.

Oksijen veya O2, periyodik tablonun ikinci elementi ve en önemli bileşenidir; onsuz gezegendeki yaşamın var olması pek mümkün değildir. O çeşitli süreçlere katılır Tüm canlıların hayati aktivitesinin bağlı olduğu.

Hava bileşimi

O2 işlevi yerine getirir insan vücudundaki oksidatif süreçler normal yaşam için enerji açığa çıkarmanıza izin verir. Dinlenme halindeyken insan vücudu yaklaşık olarak 350 mililitre oksijen Ağır fiziksel aktivite ile bu değer üç ila dört kat artar.

Soluduğumuz havada yüzde kaç oksijen bulunur? Norm 20,95% . Solunan hava daha az içerir O2 – %15,5-16. Solunan havanın bileşimi ayrıca karbondioksit, nitrojen ve diğer maddeleri de içerir. Oksijen yüzdesinde daha sonra meydana gelen bir azalma arızaya neden olur ve% 7-8'lik kritik bir değer arızaya neden olur. ölüm.

Tablodan örneğin dışarı verilen havanın çok miktarda nitrojen ve ek elementler içerdiğini anlayabilirsiniz, ancak O2 yalnızca %16,3. Solunan havanın oksijen içeriği yaklaşık %20,95'tir.

Oksijen gibi bir elementin ne olduğunu anlamak önemlidir. O2 – dünyadaki en yaygın olanı kimyasal element renksiz, kokusuz ve tatsızdır. Oksidasyonun en önemli fonksiyonunu yerine getirir.

Periyodik tablonun sekizinci elementi olmadan ateş yakamazsın. Kuru oksijen, filmlerin elektriksel ve koruyucu özelliklerini iyileştirir ve hacimsel yüklerini azaltır.

Bu element aşağıdaki bileşiklerde bulunur:

1. Silikatlar - yaklaşık %48 O2 içerirler.
2. (deniz ve taze) – %89.
3. Hava – %21.
4. Yer kabuğundaki diğer bileşikler.

Hava sadece gaz halindeki maddeleri değil, aynı zamanda buharlar ve aerosoller ve çeşitli kirletici maddeler. Bu toz, kir veya diğer çeşitli küçük döküntüler olabilir. İçerir mikroplarçeşitli hastalıklara neden olabilir. Grip, kızamık, boğmaca, alerjenler ve diğer hastalıklar, hava kalitesi bozulduğunda ve patojen bakteri seviyesi arttığında ortaya çıkan olumsuz sonuçların sadece küçük bir listesidir.

Hava yüzdesi, onu oluşturan tüm elementlerin miktarıdır. Havanın nelerden oluştuğunu ve havadaki oksijen yüzdesini bir diyagram üzerinde açıkça göstermek daha uygundur.

Diyagram havada hangi gazın daha fazla bulunduğunu göstermektedir. Üzerinde gösterilen değerler, solunan ve solunan hava için biraz farklı olacaktır.

Diyagram - hava oranı.

Oksijenin oluştuğu birkaç kaynak vardır:

1. Bitkiler. Ayrıca okuldaki bir biyoloji dersinden, bitkilerin karbondioksiti emdiklerinde oksijen saldıkları da bilinmektedir.
2. Su buharının fotokimyasal ayrışması. İşlem, atmosferin üst katmanındaki güneş ışınımının etkisi altında gözlemlenir.
3. Alt atmosferik katmanlarda hava akışlarının karışması.

Oksijenin atmosferdeki ve vücut için işlevleri

Bir kişi için sözde kısmi basınç, karışımın işgal edilen hacminin tamamını kapladığında gazın üretebileceği. Deniz seviyesinden 0 metre yükseklikte normal kısmi basınç 160 milimetre cıva. Yüksekliğin artması kısmi basıncın azalmasına neden olur. Bu gösterge önemlidir, çünkü tüm önemli organlara ve vücuda oksijen sağlanması buna bağlıdır.

Oksijen sıklıkla kullanılır çeşitli hastalıkların tedavisi için. Oksijen tüpleri ve inhalerler, oksijen açlığı durumunda insan organlarının normal şekilde çalışmasına yardımcı olur.

Önemli! Havanın bileşimi birçok faktörden etkilenir, dolayısıyla oksijen yüzdesi değişebilir. Olumsuz çevresel durum hava kalitesinin bozulmasına yol açmaktadır. Mega şehirlerde ve büyük kentsel yerleşimlerde karbondioksit (CO2) oranı, küçük yerleşim yerlerine veya ormanlara ve korunan alanlara göre daha fazla olacaktır. Rakımın da büyük etkisi var; dağlarda oksijen yüzdesi daha düşük olacak. Aşağıdaki örneği düşünebilirsiniz - 8,8 km yüksekliğe ulaşan Everest Dağı'nda havadaki oksijen konsantrasyonu ovalara göre 3 kat daha düşük olacaktır. Yüksek dağ zirvelerinde güvenli bir şekilde kalabilmek için oksijen maskeleri kullanmanız gerekir.

Havanın bileşimi yıllar geçtikçe değişti. Evrimsel süreçler ve doğal afetler değişimlere yol açtı, dolayısıyla oksijen yüzdesi azaldı Biyolojik organizmaların normal işleyişi için gereklidir. Birkaç tarihsel aşama dikkate alınabilir:

1. Tarih öncesi dönem. Bu sırada atmosferdeki oksijen konsantrasyonu yaklaşık %36.
2. 150 yıl önce O2 %26'yı işgal etti toplam hava bileşiminin
3. Şu anda havadaki oksijen konsantrasyonu %21'in biraz altında.

Çevreleyen dünyanın daha sonraki gelişimi, havanın bileşiminde daha fazla değişikliğe yol açabilir. Yakın gelecekte O2 konsantrasyonunun %14'ün altında olması muhtemel değildir, çünkü bu durum vücudun işleyişinin bozulması.

Oksijen eksikliği nelere yol açar?

Düşük alım çoğunlukla havasız ulaşımda, yetersiz havalandırılan alanlarda veya yüksek rakımlarda görülür. . Havadaki oksijen seviyesinin azalması neden olabilir vücut üzerinde olumsuz etki. Mekanizmalar tükenir; en çok sinir sistemi etkilenir. Vücudun hipoksiden muzdarip olmasının birkaç nedeni vardır:

1. Kan sıkıntısı. İsminde karbon monoksit zehirlenmesi için. Bu durum kanın oksijen içeriğini azaltır. Bu tehlikelidir çünkü kan, hemoglobine oksijen vermeyi durdurur.
2. Dolaşım eksikliği. bu mümkün diyabet, kalp yetmezliği için. Böyle bir durumda kanın taşınması kötüleşir veya imkansız hale gelir.
3. Vücudu etkileyen histotoksik faktörler, oksijeni absorbe etme yeteneğinin kaybına neden olabilir. ortaya çıkar zehirlerle zehirlenme durumunda veya şiddetli maruziyet nedeniyle...

Bir dizi semptom vücudun O2'ye ihtiyaç duyduğunu gösterir. Öncelikle solunum hızı artar. Kalp atış hızı da artar. Bu koruyucu işlevler akciğerlere oksijen sağlamak ve onlara kan ve doku sağlamak için tasarlanmıştır.

Oksijen eksikliği neden olur baş ağrısı, artan uyku hali, konsantrasyonda bozulma. İzole vakalar o kadar da kötü değil; düzeltilmesi oldukça kolaydır. Solunum yetmezliğini normalleştirmek için doktor bronkodilatörler ve diğer ilaçları reçete eder. Hipoksi aşağıdaki gibi ciddi biçimler alırsa: insan koordinasyonunun kaybı ve hatta koma o zaman tedavi daha karmaşık hale gelir.

Hipoksi belirtileri tespit edilirse önemlidir derhal bir doktora başvurun ve belirli bir ilacın kullanımı bozukluğun nedenlerine bağlı olduğundan kendi kendine ilaç tedavisi yapmayın. Hafif vakalarda yardımcı olur oksijen maskeleriyle tedavi ve yastıklar, kan hipoksisi kan nakli gerektirir ve dairesel nedenlerin düzeltilmesi ancak kalp veya kan damarlarına yönelik ameliyatla mümkündür.

Oksijenin vücudumuzdaki inanılmaz yolculuğu

Çözüm

Oksijen en önemlisi hava bileşeni, bu olmadan Dünya'da birçok işlemi gerçekleştirmek imkansızdır. Havanın bileşimi evrimsel süreçler nedeniyle onbinlerce yıl boyunca değişti, ancak şu anda atmosferdeki oksijen miktarı şu ana kadarki seviyeye ulaştı. %21'de. Bir kişinin soluduğu havanın kalitesi sağlığını etkiler Bu nedenle odadaki temizliğini izlemek ve çevre kirliliğini azaltmaya çalışmak gerekir.

DERS No. 3. Atmosfer havası.

Konu: Atmosfer havası, kimyasal bileşimi ve fizyolojik

bileşenlerin anlamı.

Atmosfer kirliliği; bunların halk sağlığı üzerindeki etkileri.

Dersin özeti:

Atmosfer havasının kimyasal bileşimi.

Bileşenlerinin biyolojik rolü ve fizyolojik önemi: nitrojen, oksijen, karbondioksit, ozon, inert gazlar.

Atmosfer kirliliği kavramı ve kaynakları.

Atmosfer kirliliğinin sağlık üzerindeki etkisi (doğrudan etki).

Atmosfer kirliliğinin nüfusun yaşam koşulları üzerindeki etkisi (sağlık üzerinde dolaylı etki).

Atmosfer havasını kirlilikten koruma sorunları.

Dünyanın gaz tabakasına atmosfer denir. Dünya atmosferinin toplam ağırlığı 5,13  10 15 tondur.

Atmosferi oluşturan hava çeşitli gazların karışımıdır. Deniz seviyesinde kuru havanın bileşimi aşağıdaki gibi olacaktır:

Tablo No.1

0 0 C sıcaklıkta kuru havanın bileşimi ve

basınç 760 mm Hg. Sanat.

Dünya atmosferinin bileşimi karada, denizde, şehirlerde ve kırsal alanlarda sabit kalır. Ayrıca yükseklikle de değişmez. Farklı rakımlardaki hava bileşenlerinin yüzdesinden bahsettiğimizi unutmamak gerekir. Ancak gazların ağırlık konsantrasyonları için aynı şeyi söylemek mümkün değildir. Yukarıya doğru çıkıldıkça havanın yoğunluğu azalır ve birim uzayda bulunan molekül sayısı da azalır. Sonuç olarak, gazın ağırlık konsantrasyonu ve kısmi basıncı azalır.

Havanın bireysel bileşenlerinin özellikleri üzerinde duralım.

Atmosferin ana bileşeni azot. Azot inert bir gazdır. Nefes almayı ve yanmayı desteklemez. Azot atmosferinde yaşam imkansızdır.

Azot önemli bir biyolojik rol oynar. Havadaki nitrojen, ondan organik bileşikler oluşturan belirli bakteri ve alg türleri tarafından emilir.

Atmosfer elektriğinin etkisi altında, yağışla atmosferden yıkanan ve toprağı nitro ve nitrik asit tuzlarıyla zenginleştiren az miktarda nitrojen iyonu oluşur. Nitröz asit tuzları toprak bakterilerinin etkisi altında nitritlere dönüştürülür. Nitritler ve amonyak tuzları bitkiler tarafından emilir ve proteinlerin sentezine hizmet eder.

Böylece atıl atmosferik nitrojenin organik dünyanın canlı maddesine dönüşümü gerçekleştirilir.

Doğal kökenli azotlu gübrelerin bulunmaması nedeniyle insanlık bunları yapay olarak elde etmeyi öğrendi. Atmosferdeki nitrojeni amonyak ve nitrojenli gübrelere dönüştüren bir nitrojen gübre endüstrisi oluşturuldu ve geliştiriliyor.

Azotun biyolojik önemi, azotlu maddelerin döngüsüne katılımıyla sınırlı değildir. Saf oksijende yaşam mümkün olmadığından atmosferik oksijeni seyreltici olarak önemli bir rol oynar.

Havadaki nitrojen içeriğinin artması, kısmi oksijen basıncının azalmasına bağlı olarak hipoksi ve asfiksiye neden olur.

Kısmi basınç arttıkça nitrojen narkotik özellikler gösterir. Ancak açık atmosfer koşullarında, nitrojenin narkotik etkisi, konsantrasyonundaki dalgalanmalar önemsiz olduğundan kendini göstermez.

Atmosferin en önemli bileşeni gazdır oksijen (O 2 ) .

Güneş sistemimizdeki oksijen yalnızca Dünya'da serbest halde bulunur.

Karasal oksijenin evrimi (gelişimi) ile ilgili birçok varsayım yapılmıştır. En çok kabul gören açıklama, modern atmosferdeki oksijenin büyük çoğunluğunun biyosferdeki fotosentez yoluyla üretildiğidir; ve suyun fotosentezi sonucunda yalnızca başlangıçta az miktarda oksijen oluştu.

Oksijenin biyolojik rolü son derece büyüktür. Oksijen olmadan yaşam imkansızdır. Dünyanın atmosferi 1,18 × 10 15 ton oksijen içerir.

Doğada sürekli olarak oksijen tüketimi süreçleri meydana gelir: insanların ve hayvanların solunumu, yanma süreçleri, oksidasyon. Aynı zamanda havadaki oksijen içeriğinin restorasyonu (fotosentez) süreçleri sürekli olarak gerçekleşmektedir. Bitkiler karbondioksiti emer, parçalar, karbonu metabolize eder ve oksijeni atmosfere salar. Bitkiler atmosfere 0,5 × 10 5 milyon ton oksijen yayar. Bu, doğal oksijen kaybını karşılamak için yeterlidir. Bu nedenle havadaki içeriği sabittir ve %20,95'tir.

Hava kütlelerinin sürekli akışı troposferi karıştırır, bu nedenle şehirlerde ve kırsal alanlarda oksijen içeriğinde bir fark yoktur. Oksijen konsantrasyonu yüzde birkaç onda bir oranında dalgalanır. Önemli değil. Ancak derin çukurlarda, kuyularda ve mağaralarda oksijen içeriği düşebileceğinden buralara inmek tehlikelidir.

İnsanlarda ve hayvanlarda kısmi oksijen basıncı düştüğünde, oksijen açlığı olgusu gözlemlenir. Deniz seviyesinin üzerine çıktıkça kısmi oksijen basıncında önemli değişiklikler meydana gelir. Dağ tırmanışı (dağ tırmanışı, turizm) ve hava yolculuğu sırasında oksijen eksikliği olayları gözlemlenebilir. 3000 m yüksekliğe çıkmak irtifa veya dağ hastalığına neden olabilir.

Uzun süre yüksek dağlarda yaşayan insanlar oksijen eksikliğine alışır ve iklime alışma meydana gelir.

Yüksek kısmi oksijen basıncı insanlar için elverişsizdir. 600 mm'den fazla kısmi basınçta akciğerlerin hayati kapasitesi azalır. Saf oksijenin solunması (kısmi basınç 760 mm) akciğer ödemi, zatürre ve kasılmalara neden olur.

Doğal koşullar altında havadaki oksijen içeriğinde artış olmaz.

Ozon atmosferin ayrılmaz bir parçasıdır. Kütlesi 3,5 milyar tondur. Atmosferdeki ozon içeriği mevsimlere göre değişir: ilkbaharda yüksek, sonbaharda düşüktür. Ozon içeriği bölgenin enlemine bağlıdır: ekvatora ne kadar yakınsa o kadar düşüktür. Ozon konsantrasyonunun günlük bir değişimi vardır: öğle vakti maksimuma ulaşır.

Ozon konsantrasyonu rakım boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. En yüksek içeriği 20-30 km yükseklikte gözlenir.

Ozon stratosferde sürekli olarak üretilir. Güneşten gelen ultraviyole radyasyonun etkisi altında, oksijen molekülleri atomik oksijen oluşturmak üzere ayrışır (parçalanır). Oksijen atomları oksijen molekülleriyle yeniden birleşerek (birleşerek) ozon (O3) oluşturur. 20-30 km'nin üzerindeki ve altındaki rakımlarda, ozon fotosentezi (oluşumu) süreçleri yavaşlar.

Atmosferde ozon tabakasının bulunması, Dünya üzerindeki yaşamın varlığı açısından büyük önem taşımaktadır.

Ozon, güneş ışınımı spektrumunun kısa dalga boyundaki kısmını bloke eder ve 290 nm'den (nanometre) daha kısa dalgaları iletmez. Ozon olmasaydı, kısa süreli ultraviyole radyasyonun tüm canlılar üzerindeki yıkıcı etkisi nedeniyle yeryüzünde yaşam mümkün olmazdı.

Ozon ayrıca 9,5 mikron (mikron) dalga boyuna sahip kızılötesi radyasyonu da emer. Bu sayede ozon, dünyanın termal radyasyonunun yaklaşık yüzde 20'sini tutarak ısı kaybını azaltır. Ozonun yokluğunda Dünya'nın mutlak sıcaklığı 7 0 daha düşük olurdu.

Ozon, hava kütlelerinin karışması sonucu stratosferden atmosferin alt katmanı olan troposfere getirilir. Zayıf karışımla dünya yüzeyindeki ozon konsantrasyonu düşer. Fırtına sırasında atmosferik elektriğin boşalması ve atmosferin türbülansının (karışımının) artması sonucu havadaki ozon miktarında artış gözlenir.

Aynı zamanda havadaki ozon konsantrasyonunda önemli bir artış, araç egzoz gazları ve endüstriyel emisyonlarla atmosfere giren organik maddelerin fotokimyasal oksidasyonunun sonucudur. Ozon zehirli bir maddedir. Ozonun 0,2-1 mg/m3 konsantrasyonunda göz, burun ve boğaz mukozasında tahriş edici etkisi vardır.

Karbondioksit (CO 2 ) Atmosferde %0,03 konsantrasyonda bulunur. Toplam miktarı 2330 milyar tondur. Denizlerin ve okyanusların suyunda büyük miktarda karbondioksit çözünmüş olarak bulunur. Bağlı formda dolomitlerin ve kireçtaşlarının bir parçasıdır.

Canlı organizmaların hayati süreçleri, yanma, çürüme ve fermantasyon süreçlerinin bir sonucu olarak atmosfer sürekli olarak karbondioksitle yenilenir. Bir kişi günde 580 litre karbondioksit salıyor. Kireçtaşının ayrışması sırasında büyük miktarda karbondioksit açığa çıkar.

Çok sayıda oluşum kaynağının varlığına rağmen havada kayda değer bir karbondioksit birikimi yoktur. Karbondioksit, fotosentez işlemi sırasında bitkiler tarafından sürekli olarak asimile edilir (emilir).

Bitkilere ek olarak denizler ve okyanuslar da atmosferdeki karbondioksit içeriğini düzenler. Havadaki karbondioksitin kısmi basıncı arttığında suda çözünür, azaldığında ise atmosfere salınır.

Yüzey atmosferinde karbondioksit konsantrasyonunda hafif dalgalanmalar vardır: okyanus üzerinde karadan daha düşüktür; ormanda tarlaya göre daha yüksek; şehirlerde şehir dışına göre daha yüksektir.

Karbondioksit hayvanların ve insanların yaşamında büyük rol oynar. Solunum merkezini uyarır.

Atmosfer havasında belirli bir miktar bulunur. inert gazlar: argon, neon, helyum, kripton ve ksenon. Bu gazlar periyodik tablonun sıfır grubuna aittir, diğer elementlerle reaksiyona girmez ve kimyasal anlamda inerttir.

İnert gazlar narkotiktir. Narkotik özellikleri yüksek barometrik basınçta kendini gösterir. Açık bir atmosferde inert gazların narkotik özellikleri kendini gösteremez.

Atmosferin bileşenlerine ek olarak, doğal kökenli çeşitli yabancı maddeleri ve insan faaliyeti sonucu ortaya çıkan kirliliği de içerir.

Havanın doğal kimyasal bileşimi dışında bulunan yabancı maddelere denir. atmosferik kirlilik.

Atmosfer kirliliği doğal ve yapay olarak ikiye ayrılır.

Doğal kirlilik, kendiliğinden oluşan doğal süreçlerin (bitki ve toprak tozu, volkanik patlamalar, kozmik toz) bir sonucu olarak havaya giren yabancı maddeleri içerir.

Yapay atmosfer kirliliği, insan üretim faaliyetleri sonucunda oluşur.

Yapay atmosferik kirlilik kaynakları 4 gruba ayrılır:

ulaşım;

endüstri;

termal enerji mühendisliği;

çöplerin yakılması.

Kısaca özelliklerine bakalım.

Mevcut durum, karayolu taşımacılığından kaynaklanan emisyon hacminin endüstriyel işletmelerden kaynaklanan emisyon hacmini aşmasıyla karakterize edilmektedir.

Bir araba havaya 200'den fazla kimyasal bileşik yayıyor. Her bir araba yılda ortalama 2 ton yakıt ve 30 ton hava tüketiyor ve 700 kg karbon monoksit (CO), 230 kg yanmamış hidrokarbon, 40 kg nitrojen oksit (NO 2) ve 2-5 kg ​​emisyon yayıyor. katıların atmosfere karışması.

Modern şehir diğer ulaşım araçlarına doymuş durumda: demiryolu, su ve hava. Tüm ulaşım türlerinden çevreye yayılan emisyonların toplam miktarı sürekli olarak artma eğilimindedir.

Sanayi kuruluşları çevreye verdikleri zararın derecesi açısından taşımacılıktan sonra ikinci sırada yer almaktadır.

Atmosfer havasını en yoğun kirleticiler demir ve demir dışı metalurji, petrokimya ve kok-kimya endüstrilerinin yanı sıra inşaat malzemeleri üreten işletmelerdir. Atmosfere onlarca ton is, toz, metal ve bunların bileşiklerini (bakır, çinko, kurşun, nikel, kalay vb.) yayarlar.

Atmosfere giren metaller toprağı kirletir, içinde birikir ve rezervuarların suyuna nüfuz eder.

Sanayi işletmelerinin bulunduğu bölgelerde halk, atmosferik kirliliğin olumsuz etkilerine maruz kalma riskiyle karşı karşıyadır.

Partikül maddeye ek olarak sanayi havaya çeşitli gazlar yayar: sülfürik anhidrit, karbon monoksit, nitrojen oksitler, hidrojen sülfit, hidrokarbonlar ve radyoaktif gazlar.

Kirleticiler çevrede uzun süre kalabilir ve insan vücudu üzerinde zararlı etkiler yaratabilir.

Örneğin hidrokarbonlar çevrede 16 yıla kadar kalabiliyor ve zehirli buğuların oluşmasıyla atmosferik havadaki fotokimyasal süreçlerde aktif rol alıyor.

Termik santrallerde katı ve sıvı yakıtlar yakıldığında yoğun hava kirliliği görülmektedir. Kükürt ve nitrojen oksitler, karbon monoksit, kurum ve tozdan oluşan atmosferik kirliliğin ana kaynaklarıdırlar. Bu kaynaklar yoğun hava kirliliği ile karakterize edilir.

Günümüzde atmosferik kirliliğin insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri hakkında pek çok gerçek bilinmektedir.

Atmosfer kirliliğinin insan vücudu üzerinde hem akut hem de kronik etkileri vardır.

Atmosfer kirliliğinin halk sağlığı üzerindeki akut etkisine örnek olarak zehirli sisler gösterilebilir. Olumsuz meteorolojik koşullar altında havadaki toksik madde konsantrasyonları arttı.

İlk zehirli sis 1930'da Belçika'da kaydedildi. Yüzlerce kişi yaralandı ve 60 kişi öldü. Daha sonra benzer vakalar tekrarlandı: 1948'de Amerika'nın Donora şehrinde. 6.000 kişi etkilendi. 1952'de Büyük Londra Sisi'nden 4.000 kişi öldü. 1962'de 750 Londralı aynı sebepten dolayı öldü. 1970 yılında Japonya'nın başkenti Tokyo'da 10 bin kişi dumandan muzdaripti ve 1971'de 28 bin kişi.

Listelenen felaketlerin yanı sıra araştırma materyallerinin yerli ve yabancı yazarlar tarafından incelenmesi, hava kirliliği nedeniyle nüfusun genel morbiditesinde artışa dikkat çekiyor.

Bu konuda yapılan çalışmalar, sanayi merkezlerinde atmosferik kirliliğe maruz kalmanın bir sonucu olarak aşağıdaki durumlarda artış olduğu sonucuna varmamızı sağlamaktadır:

kardiyovasküler ve solunum yolu hastalıklarından kaynaklanan genel ölüm oranı;

üst solunum yollarının akut spesifik olmayan morbiditesi;

kronik bronşit;

bronşiyal astım;

amfizem;

akciğer kanseri;

yaşam beklentisi ve yaratıcı aktivite azaldı.

Buna ek olarak, şu anda matematiksel analiz, nüfusun kan hastalıkları, sindirim organları, cilt hastalıkları ve hava kirliliği düzeyleri ile görülme sıklığı arasında istatistiksel olarak anlamlı bir ilişki olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Solunum organları, sindirim sistemi ve cilt, toksik maddeler için “giriş kapılarıdır” ve bunların doğrudan ve dolaylı etkileri için hedef görevi görür.

Atmosfer kirliliğinin yaşam koşulları üzerindeki etkisi, atmosfer kirliliğinin halk sağlığı üzerindeki dolaylı (dolaylı) etkisi olarak kabul edilmektedir.

Şunları içerir:

genel aydınlatmanın azaltılması;

güneşten gelen ultraviyole radyasyonun azaltılması;

iklim koşullarındaki değişiklikler;

yaşam koşullarının bozulması;

yeşil alanlar üzerindeki olumsuz etki;

hayvanlar üzerinde olumsuz etki.

Hava kirleticileri binalara, yapılara ve inşaat malzemelerine büyük zarar verir.

İnsan sağlığı, inşaat malzemeleri, metaller, kumaşlar, deri, kağıt, boya, kauçuk ve diğer malzemeler üzerindeki etkileri de dahil olmak üzere, hava kirleticilerin ABD'ye toplam ekonomik maliyeti yıllık 15-20 milyar dolardır.

Yukarıdakilerin tümü, atmosferik havanın kirlilikten korunmasının son derece önemli bir sorun olduğunu ve dünyanın tüm ülkelerindeki uzmanların yakından ilgilendiği bir konu olduğunu göstermektedir.

Atmosfer havasını korumaya yönelik tüm önlemler, çeşitli alanlarda kapsamlı bir şekilde gerçekleştirilmelidir:

Yasal tedbirler. Bunlar, hava ortamının korunmasını amaçlayan, ülke hükümeti tarafından kabul edilen yasalardır;

Sanayi ve yerleşim alanlarının rasyonel yerleşimi;

Atmosfere emisyonların azaltılmasına yönelik teknolojik önlemler;

Sıhhi önlemler;

Atmosfer havası için hijyenik standartların geliştirilmesi;

Atmosfer havasının saflığının izlenmesi;

Endüstriyel işletmelerin çalışmaları üzerinde kontrol;

Nüfuslu alanların iyileştirilmesi, çevre düzenlemesi, sulama, sanayi işletmeleri ile konut kompleksleri arasında koruyucu boşlukların oluşturulması.

Dahili devlet planının listelenen önlemlerine ek olarak, atmosferik havanın korunmasına yönelik eyaletler arası programlar şu anda geliştirilmekte ve yaygın olarak uygulanmaktadır.

Hava koruma sorunu bir dizi uluslararası kuruluşta (WHO, BM, UNESCO ve diğerleri) çözülmektedir.

Dünya atmosferinin yapısı ve bileşiminin, gezegenimizin gelişiminin bir veya başka döneminde her zaman sabit değerler olmadığı söylenmelidir. Bugün, toplam “kalınlığı” 1,5-2,0 bin km olan bu elementin dikey yapısı, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç ana katmanla temsil edilmektedir:

1. Troposfer.
2. Tropopoz.
3. Stratosfer.
4. Stratopoz.
5. Mezosfer ve mezopoz.
6. Termosfer.
7. Ekzosfer.

Atmosferin temel unsurları

Troposfer, güçlü dikey ve yatay hareketlerin gözlendiği bir katmandır; hava, tortul olaylar ve iklim koşullarının oluştuğu yer burasıdır. Kutup bölgeleri hariç (15 km'ye kadar) gezegenin yüzeyinden hemen hemen her yere 7-8 kilometre uzanır. Troposferde sıcaklıkta, her kilometre yükseklikte yaklaşık 6,4°C kadar kademeli bir azalma meydana gelir. Bu gösterge farklı enlemler ve mevsimler için farklılık gösterebilir.

Bu kısımdaki Dünya atmosferinin bileşimi aşağıdaki elementler ve bunların yüzdeleri ile temsil edilir:

Azot - yaklaşık yüzde 78;

Oksijen - neredeyse yüzde 21;

Argon - yaklaşık yüzde bir;

Karbon dioksit -% 0,05'ten az.

90 kilometre yüksekliğe kadar tek kompozisyon

Ayrıca burada toz, su damlacıkları, su buharı, yanma ürünleri, buz kristalleri, deniz tuzları, birçok aerosol parçacığı vb. bulabilirsiniz. Dünya atmosferinin bu bileşimi yaklaşık doksan kilometre yüksekliğe kadar gözlemlenir, dolayısıyla hava Sadece troposferde değil, aynı zamanda üstteki katmanlarda da kimyasal bileşim açısından yaklaşık olarak aynı. Ancak orada atmosfer temelde farklı fiziksel özelliklere sahiptir. Genel bir kimyasal bileşime sahip olan katmana homosfer denir.

Dünya atmosferini başka hangi elementler oluşturur? Yüzde olarak (hacim olarak, kuru havada) kripton (yaklaşık 1,14 x 10-4), ksenon (8,7 x 10-7), hidrojen (5,0 x 10-5), metan (yaklaşık 1,7 x 10-5) gibi gazlar burada 4), nitro oksit (5,0 x 10-5) vb. gösterilmektedir. Kütle yüzdesi olarak listelenen bileşenlerin çoğu nitro oksit ve hidrojendir, ardından helyum, kripton vb. gelir.

Farklı atmosferik katmanların fiziksel özellikleri

Troposferin fiziksel özellikleri, gezegenin yüzeyine yakınlığıyla yakından ilgilidir. Buradan kızılötesi ışınlar biçiminde yansıyan güneş ısısı, iletim ve konveksiyon süreçlerini içerecek şekilde yukarıya doğru yönlendirilir. Bu nedenle sıcaklık dünya yüzeyinden uzaklaştıkça düşer. Bu fenomen stratosferin yüksekliğine (11-17 kilometre) kadar gözlenir, daha sonra sıcaklık 34-35 km'ye kadar neredeyse değişmez ve ardından sıcaklık tekrar 50 kilometre yüksekliğe (stratosferin üst sınırı) yükselir. . Stratosfer ve troposfer arasında, ekvatorun üzerinde - yaklaşık eksi 70 ° C ve altında sabit sıcaklıkların gözlemlendiği ince bir tropopoz ara tabakası (1-2 km'ye kadar) vardır. Kutupların üzerinde tropopoz yazın eksi 45°C'ye kadar "ısınır"; kışın ise sıcaklıklar -65°C civarında dalgalanır.

Dünya atmosferinin gaz bileşimi ozon gibi önemli bir elementi içerir. Gaz, atmosferin üst kısımlarındaki atomik oksijenden gelen güneş ışığının etkisi altında oluştuğundan, yüzeyde nispeten az miktarda bulunur (yüzde birin on üzeri eksi altıncı kuvveti). Özellikle ozon yaklaşık 25 km yükseklikte bulunur ve “ozon ekranının” tamamı kutuplarda 7-8 km, ekvatorda 18 km ve toplamda elli kilometreye kadar olan bölgelerde bulunur. gezegenin yüzeyi.

Atmosfer güneş ışınlarından korur

Bireysel kimyasal elementler ve bileşimler, güneş ışınımının dünya yüzeyine ve üzerinde yaşayan insanlara, hayvanlara ve bitkilere erişimini başarıyla sınırladığından, Dünya atmosferindeki havanın bileşimi yaşamın korunmasında çok önemli bir rol oynar. Örneğin, su buharı molekülleri, 8 ila 13 mikron aralığındaki uzunluklar hariç, neredeyse tüm kızılötesi radyasyon aralıklarını etkili bir şekilde emer. Ozon, 3100 A dalga boyuna kadar ultraviyole ışınımı emer. İnce tabakası olmadan (gezegenin yüzeyine yerleştirildiğinde ortalama sadece 3 mm), yalnızca 10 metreden daha derindeki su ve güneş ışınımının olmadığı yer altı mağaraları ulaşılabilmektedir.

Stratopozda sıfır santigrat

Atmosferin sonraki iki seviyesi olan stratosfer ve mezosfer arasında dikkate değer bir katman vardır: stratopoz. Bu yaklaşık olarak ozon maksimumunun yüksekliğine karşılık gelir ve buradaki sıcaklık insanlar için nispeten rahattır - yaklaşık 0°C. Stratopozun üstünde, mezosferde (50 km yükseklikte bir yerden başlar ve 80-90 km yükseklikte biter), Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça (eksi 70-80 ° C'ye) sıcaklıkta yine bir düşüş gözlenir. ). Meteorlar genellikle mezosferde tamamen yanar.

Termosferde - artı 2000 K!

Dünya atmosferinin termosferdeki kimyasal bileşimi (yaklaşık 85-90 ila 800 km yükseklikteki mezopozdan sonra başlar), güneş ışınımının etkisi altında çok nadir “hava” katmanlarının kademeli olarak ısınması gibi bir olgunun olasılığını belirler. . Gezegenin “hava battaniyesinin” bu bölümünde, oksijenin iyonlaşması (atomik oksijen 300 km'nin üzerinde bulunur) ve ayrıca oksijen atomlarının moleküller halinde rekombinasyonu nedeniyle elde edilen sıcaklıklar 200 ila 2000 K arasında değişmektedir. , büyük miktarda ısının açığa çıkmasıyla birlikte. Termosfer, auroraların meydana geldiği yerdir.

Termosferin üstünde, hafif ve hızla hareket eden hidrojen atomlarının dış uzaya kaçabileceği atmosferin dış katmanı olan ekzosfer bulunur. Buradaki Dünya atmosferinin kimyasal bileşimi çoğunlukla alt katmanlardaki bireysel oksijen atomları, orta katmanlardaki helyum atomları ve üst katmanlardaki neredeyse yalnızca hidrojen atomlarıyla temsil edilir. Burada yüksek sıcaklıklar hakimdir - yaklaşık 3000 K ve atmosferik basınç yoktur.

Dünyanın atmosferi nasıl oluştu?

Ancak yukarıda da belirtildiği gibi gezegen her zaman böyle bir atmosferik bileşime sahip değildi. Toplamda, bu elementin kökenine ilişkin üç kavram vardır. İlk hipotez, atmosferin bir proto-gezegen bulutundan birikim süreci yoluyla alındığını öne sürüyor. Ancak bugün bu teori önemli eleştirilere maruz kalıyor, çünkü böyle bir birincil atmosferin gezegen sistemimizdeki bir yıldızdan gelen güneş "rüzgârı" tarafından yok edilmesi gerekirdi. Ayrıca uçucu elementlerin çok yüksek sıcaklıklar nedeniyle karasal gezegenlerin oluşum bölgesinde tutulamadığı varsayılmaktadır.

İkinci hipotezin öne sürdüğü gibi, Dünya'nın birincil atmosferinin bileşimi, gelişimin erken aşamalarında Güneş sisteminin yakınlarından gelen asteroitler ve kuyruklu yıldızlar tarafından yüzeyin aktif bombardımanı nedeniyle oluşmuş olabilir. Bu kavramı doğrulamak veya çürütmek oldukça zordur.

IDG RAS'ta deney yapın

En makul olanı, atmosferin yaklaşık 4 milyar yıl önce yer kabuğunun mantosundan gazların salınması sonucu ortaya çıktığına inanan üçüncü hipotez gibi görünüyor. Bu kavram, Rusya Bilimler Akademisi Coğrafya Enstitüsü'nde, meteorik kökenli bir madde örneğinin vakumda ısıtıldığı "Tsarev 2" adlı bir deney sırasında test edildi. Daha sonra H2, CH4, CO, H2O, N2 vb. gazların salınımı kaydedildi. Bu nedenle, bilim adamları haklı olarak Dünya'nın birincil atmosferinin kimyasal bileşiminin su ve karbondioksit, hidrojen florür içerdiğini varsaydılar. HF), karbon monoksit gazı (CO), hidrojen sülfür (H2S), nitrojen bileşikleri, hidrojen, metan (CH4), amonyak buharı (NH3), argon vb. Oluşumuna birincil atmosferden gelen su buharı katıldı. Hidrosferde, karbondioksit büyük ölçüde organik maddelerde ve kayalarda bağlı haldeydi, nitrojen modern havanın bileşimine ve ayrıca tortul kayaçlara ve organik maddelere geçti.

Dünyanın birincil atmosferinin bileşimi, o zamanlar gerekli miktarlarda oksijen bulunmadığından, modern insanların solunum cihazı olmadan orada bulunmasına izin vermiyordu. Bu elementin, bir buçuk milyar yıl önce önemli miktarlarda ortaya çıktığı ve gezegenimizin en eski sakinleri olan mavi-yeşil alglerde ve diğer alglerde fotosentez sürecinin gelişmesiyle bağlantılı olduğuna inanılıyor.

Minimum oksijen

Dünya atmosferinin bileşiminin başlangıçta neredeyse oksijensiz olduğu gerçeği, en eski (Katarka) kayalarında kolayca oksitlenen, ancak oksitlenmeyen grafitin (karbon) bulunmasıyla gösterilmektedir. Daha sonra, zenginleştirilmiş demir oksit katmanlarını içeren sözde bantlı demir cevherleri ortaya çıktı; bu, gezegende moleküler formda güçlü bir oksijen kaynağının ortaya çıkması anlamına geliyor. Ancak bu elementler yalnızca periyodik olarak bulundu (belki de aynı algler veya diğer oksijen üreticileri, oksijensiz bir çöldeki küçük adalarda ortaya çıktı), dünyanın geri kalanı anaerobikti. İkincisi, kolayca oksitlenen piritin, kimyasal reaksiyon izleri olmadan akışla işlenmiş çakıl taşları formunda bulunmasıyla desteklenmektedir. Akan sular yeterince havalandırılamayacağından, Kambriyen öncesindeki atmosferin bugünkü oksijen bileşiminin yüzde birinden daha azını içerdiği görüşü gelişmiştir.

Hava bileşiminde devrim niteliğinde değişiklik

Yaklaşık olarak Proterozoyik'in ortasında (1,8 milyar yıl önce), dünya aerobik solunuma geçtiğinde bir "oksijen devrimi" meydana geldi; bu sırada bir besin molekülünden (glikoz) iki değil (38) 38 elde edilebiliyordu. anaerobik solunum) enerji birimleri. Dünya atmosferinin oksijen açısından bileşimi bugünkünün yüzde birini aşmaya başladı ve organizmaları radyasyondan koruyan ozon tabakası oluşmaya başladı. Örneğin trilobitler gibi eski hayvanların kalın kabukların altına "saklandığı" ondandı. O zamandan günümüze kadar ana “solunum” unsurunun içeriği yavaş yavaş artarak gezegendeki yaşam formlarının gelişiminin çeşitliliğini sağladı.