الصيغة الكيميائية للهواء. مما يتكون الهواء؟ تكوين وخصائص

المحاضرة رقم 3. الهواء الجوي.

الموضوع: الهواء الجوي وتركيبه الكيميائي والفسيولوجي

معنى المكونات.

تلوث الغلاف الجوي وتأثيرها على الصحة العامة.

مخطط المحاضرة:

التركيب الكيميائي للهواء الجوي.

الدور البيولوجي والأهمية الفسيولوجية لمكوناته: النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون والأوزون والغازات الخاملة.

مفهوم التلوث الجوي ومصادره.

تأثير تلوث الجو على الصحة (التأثير المباشر).

تأثير تلوث الغلاف الجوي على الظروف المعيشية للسكان (تأثير غير مباشر على الصحة).

قضايا حماية الهواء الجوي من التلوث.

الغلاف الغازي للأرض يسمى الغلاف الجوي. الوزن الإجمالي للغلاف الجوي للأرض هو 5.13  10 15 طن.

الهواء الذي يشكل الغلاف الجوي هو خليط من الغازات المختلفة. سيكون تكوين الهواء الجاف عند مستوى سطح البحر كما يلي:

الجدول رقم 1

تكوين الهواء الجاف عند درجة حرارة 0 درجة مئوية و

الضغط 760 ملم زئبق. فن.

يظل تكوين الغلاف الجوي للأرض ثابتًا فوق الأرض وفوق البحر وفي المدن والمناطق الريفية. كما أنه لا يتغير مع الارتفاع. يجب أن نتذكر أننا نتحدث عن النسبة المئوية لمكونات الهواء على ارتفاعات مختلفة. ومع ذلك، لا يمكن قول الشيء نفسه عن تركيز الغازات في الوزن. ومع صعودك للأعلى، تقل كثافة الهواء، كما يتناقص أيضًا عدد الجزيئات الموجودة في وحدة الفضاء. ونتيجة لذلك، ينخفض ​​تركيز وزن الغاز وضغطه الجزئي.

دعونا نتناول خصائص المكونات الفردية للهواء.

المكون الرئيسي للغلاف الجوي هو نتروجين.النيتروجين هو غاز خامل. لا يدعم التنفس أو الاحتراق. الحياة مستحيلة في جو النيتروجين.

يلعب النيتروجين دورًا بيولوجيًا مهمًا. يتم امتصاص النيتروجين الموجود في الهواء بواسطة أنواع معينة من البكتيريا والطحالب، والتي تشكل منه مركبات عضوية.

تحت تأثير كهرباء الغلاف الجوي، يتم تشكيل كمية صغيرة من أيونات النيتروجين، والتي يتم غسلها من الغلاف الجوي عن طريق هطول الأمطار وإثراء التربة بأملاح حمض النيتروز والنيتريك. تتحول أملاح حمض النيتروز إلى نتريت تحت تأثير بكتيريا التربة. تمتص النباتات أملاح النتريت والأمونيا وتعمل على تخليق البروتينات.

وبالتالي، يتم تحويل النيتروجين الجوي الخامل إلى مادة حية للعالم العضوي.

ونظرا لنقص الأسمدة النيتروجينية ذات الأصل الطبيعي، تعلمت البشرية كيفية الحصول عليها بشكل مصطنع. تم إنشاء صناعة الأسمدة النيتروجينية وهي قيد التطوير، والتي تقوم بمعالجة النيتروجين الجوي إلى الأمونيا والأسمدة النيتروجينية.

لا تقتصر الأهمية البيولوجية للنيتروجين على مشاركته في دورة المواد النيتروجينية. إنه يلعب دورًا مهمًا كمخفف للأكسجين الجوي، لأن الحياة مستحيلة في الأكسجين النقي.

تؤدي زيادة محتوى النيتروجين في الهواء إلى نقص الأكسجة والاختناق بسبب انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين.

مع زيادة الضغط الجزئي، يظهر النيتروجين خصائص مخدرة. ومع ذلك، في ظروف الجو المفتوح، لا يظهر التأثير المخدر للنيتروجين، لأن التقلبات في تركيزه ضئيلة.

أهم عنصر في الغلاف الجوي هو الغازي الأكسجين (O 2 ) .

يوجد الأكسجين في نظامنا الشمسي في حالة حرة فقط على الأرض.

لقد تم وضع العديد من الافتراضات فيما يتعلق بتطور (تطور) الأكسجين الأرضي. التفسير الأكثر قبولًا هو أن الغالبية العظمى من الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي الحديث تم إنتاجه عن طريق عملية التمثيل الضوئي في المحيط الحيوي؛ ولم تتكون سوى كمية أولية صغيرة من الأكسجين نتيجة لعملية التمثيل الضوئي للماء.

الدور البيولوجي للأكسجين عظيم للغاية. بدون الأكسجين، الحياة مستحيلة. يحتوي الغلاف الجوي للأرض على 1.18  10 15 طنًا من الأكسجين.

في الطبيعة، تحدث عمليات استهلاك الأكسجين بشكل مستمر: تنفس الإنسان والحيوان، وعمليات الاحتراق، والأكسدة. وفي الوقت نفسه، تجري بشكل مستمر عمليات استعادة محتوى الأكسجين في الهواء (التمثيل الضوئي). تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون، وتقوم بتفكيكه، واستقلاب الكربون، وإطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. تطلق النباتات 0.5  10 5 مليون طن من الأكسجين في الغلاف الجوي. وهذا يكفي لتغطية الفقد الطبيعي للأكسجين. ولذلك فإن محتواه في الهواء ثابت ويصل إلى 20.95%.

يخلط التدفق المستمر للكتل الهوائية طبقة التروبوسفير، ولهذا السبب لا يوجد اختلاف في محتوى الأكسجين بين المدن والمناطق الريفية. يتقلب تركيز الأكسجين في غضون بضعة أعشار من المئة. لا يهم. لكن في الحفر العميقة والآبار والكهوف قد ينخفض ​​محتوى الأكسجين، لذا فإن النزول إليها أمر خطير.

عندما ينخفض ​​الضغط الجزئي للأكسجين في البشر والحيوانات، يتم ملاحظة ظاهرة مجاعة الأكسجين. تحدث تغيرات كبيرة في الضغط الجزئي للأكسجين عندما ترتفع فوق مستوى سطح البحر. يمكن ملاحظة ظواهر نقص الأكسجين أثناء تسلق الجبال (تسلق الجبال، السياحة)، وأثناء السفر الجوي. التسلق إلى ارتفاع 3000 متر يمكن أن يسبب الارتفاع أو دوار الجبال.

عند العيش في الجبال العالية لفترة طويلة، يعتاد الناس على نقص الأكسجين ويحدث التأقلم.

ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين غير مناسب للبشر. عند الضغط الجزئي الذي يزيد عن 600 ملم، تنخفض القدرة الحيوية للرئتين. استنشاق الأكسجين النقي (الضغط الجزئي 760 ملم) يسبب وذمة رئوية، التهاب رئوي، وتشنجات.

في ظل الظروف الطبيعية، لا يوجد زيادة في محتوى الأكسجين في الهواء.

الأوزونهو جزء لا يتجزأ من الغلاف الجوي. كتلتها 3.5 مليار طن. يختلف محتوى الأوزون في الغلاف الجوي باختلاف الفصول: فهو مرتفع في الربيع ومنخفض في الخريف. يعتمد محتوى الأوزون على خط عرض المنطقة: كلما اقتربت من خط الاستواء، كلما انخفضت. يختلف تركيز الأوزون خلال النهار: فهو يصل إلى الحد الأقصى عند الظهر.

يتم توزيع تركيز الأوزون بشكل غير متساو على الارتفاع. ويلاحظ أعلى محتواه على ارتفاع 20-30 كم.

يتم إنتاج الأوزون بشكل مستمر في طبقة الستراتوسفير. تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، تنفصل (تتفكك) جزيئات الأكسجين لتشكل الأكسجين الذري. تتحد ذرات الأكسجين مرة أخرى (تتحد) مع جزيئات الأكسجين لتشكل الأوزون (O3). على ارتفاعات أعلى أو أقل من 20 إلى 30 كم، تتباطأ عمليات التمثيل الضوئي (تكوين) الأوزون.

إن وجود طبقة الأوزون في الغلاف الجوي له أهمية كبيرة لوجود الحياة على الأرض.

يحجب الأوزون الجزء ذو الطول الموجي القصير من طيف الإشعاع الشمسي ولا ينقل موجات أقل من 290 نانومتر (نانومتر). وفي غياب الأوزون، ستكون الحياة على الأرض مستحيلة بسبب التأثير المدمر للأشعة فوق البنفسجية قصيرة المدى على جميع الكائنات الحية.

يمتص الأوزون أيضًا الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي 9.5 ميكرون (ميكرون). وبفضل هذا، يحتفظ الأوزون بحوالي 20 بالمائة من الإشعاع الحراري للأرض، مما يقلل من فقدان الحرارة. وفي غياب الأوزون، ستكون درجة الحرارة المطلقة للأرض أقل بمقدار 7 0.

يتم جلب الأوزون إلى الطبقة السفلى من الغلاف الجوي - التروبوسفير - من الستراتوسفير نتيجة اختلاط الكتل الهوائية. ومع الخلط الضعيف ينخفض ​​تركيز الأوزون على سطح الأرض. لوحظ زيادة في الأوزون في الهواء أثناء العواصف الرعدية نتيجة لتصريف كهرباء الغلاف الجوي وزيادة اضطراب (اختلاط) الغلاف الجوي.

وفي الوقت نفسه، فإن الزيادة الكبيرة في تركيز الأوزون في الهواء هي نتيجة الأكسدة الضوئية الكيميائية للمواد العضوية التي تدخل الغلاف الجوي مع غازات عوادم المركبات والانبعاثات الصناعية. الأوزون مادة سامة. للأوزون تأثير مهيج للأغشية المخاطية للعين والأنف والحنجرة بتركيز 0.2-1 ملغم/م3.

ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) موجود في الغلاف الجوي بتركيز 0.03%. وتبلغ كميتها الإجمالية 2330 مليار طن. توجد كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون مذابة في مياه البحار والمحيطات. في شكل مُلزم، فهو جزء من الدولوميت والحجر الجيري.

يتجدد الغلاف الجوي باستمرار بثاني أكسيد الكربون نتيجة العمليات الحيوية التي تقوم بها الكائنات الحية، من عمليات الاحتراق والتحلل والتخمر. يصدر الإنسان 580 لترًا من ثاني أكسيد الكربون يوميًا. يتم إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون أثناء تحلل الحجر الجيري.

وعلى الرغم من وجود مصادر عديدة للتكوين، إلا أنه لا يوجد تراكم كبير لثاني أكسيد الكربون في الهواء. يتم استيعاب (امتصاص) ثاني أكسيد الكربون باستمرار بواسطة النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي.

وبالإضافة إلى النباتات، تنظم البحار والمحيطات محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. عندما يزداد الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الهواء، فإنه يذوب في الماء، وعندما ينخفض، ينطلق في الغلاف الجوي.

توجد في الغلاف الجوي السطحي تقلبات طفيفة في تركيز ثاني أكسيد الكربون: فهو أقل فوق المحيط منه فوق الأرض؛ أعلى في الغابة منه في الميدان؛ أعلى في المدن منه خارج المدينة.

يلعب ثاني أكسيد الكربون دورًا كبيرًا في حياة الحيوانات والبشر. يعمل على تحفيز مركز التنفس.

هناك كمية معينة في الهواء الجوي الغازات الخاملة: الأرجون والنيون والهيليوم والكريبتون والزينون. وتنتمي هذه الغازات إلى المجموعة الصفرية في الجدول الدوري، ولا تتفاعل مع العناصر الأخرى، وهي خاملة بالمعنى الكيميائي.

الغازات الخاملة مخدرة. تتجلى خصائصها المخدرة عند الضغط الجوي العالي. في الجو المفتوح، لا يمكن للخصائص المخدرة للغازات الخاملة أن تظهر نفسها.

بالإضافة إلى مكونات الغلاف الجوي، فإنه يحتوي على شوائب مختلفة ذات أصل طبيعي والتلوث الناتج عن النشاط البشري.

وتسمى الشوائب الموجودة في الهواء بخلاف تركيبه الكيميائي الطبيعي تلوث الغلاف الجوي.

ينقسم التلوث الجوي إلى طبيعي وصناعي.

يشمل التلوث الطبيعي الشوائب التي تدخل الهواء نتيجة العمليات الطبيعية العفوية (غبار النبات والتربة، الانفجارات البركانية، الغبار الكوني).

يتشكل التلوث الجوي الاصطناعي نتيجة لأنشطة الإنتاج البشري.

تنقسم المصادر الاصطناعية لتلوث الغلاف الجوي إلى أربع مجموعات:

ينقل؛

صناعة؛

هندسة الطاقة الحرارية.

حرق القمامة.

دعونا نلقي نظرة على خصائصهم المختصرة.

يتميز الوضع الحالي بحقيقة أن حجم الانبعاثات الناتجة عن النقل البري يتجاوز حجم الانبعاثات الصادرة عن المؤسسات الصناعية.

تطلق سيارة واحدة أكثر من 200 مركب كيميائي في الهواء. تستهلك كل سيارة ما معدله 2 طن من الوقود و30 طناً من الهواء سنوياً، وتنبعث منها 700 كجم من أول أكسيد الكربون (CO)، و230 كجم من الهيدروكربونات غير المحترقة، و40 كجم من أكاسيد النيتروجين (NO2) و2-5 كجم​ من المواد الصلبة في الغلاف الجوي.

المدينة الحديثة مشبعة بوسائل النقل الأخرى: السكك الحديدية والمياه والهواء. إن إجمالي كمية الانبعاثات في البيئة من جميع أنواع وسائل النقل يميل إلى الزيادة بشكل مستمر.

تحتل المؤسسات الصناعية المرتبة الثانية بعد النقل من حيث درجة الضرر الذي يلحق بالبيئة.

أكثر ملوثات الهواء كثافة هي شركات صناعة المعادن الحديدية وغير الحديدية والبتروكيماويات وفحم الكوك والصناعات الكيماوية وكذلك الشركات المنتجة لمواد البناء. تنبعث منها عشرات الأطنان من السخام والغبار والمعادن ومركباتها (النحاس والزنك والرصاص والنيكل والقصدير وغيرها) في الغلاف الجوي.

عند دخولها الغلاف الجوي، تلوث المعادن التربة، وتتراكم فيها، وتتغلغل في مياه الخزانات.

وفي المناطق التي توجد بها المؤسسات الصناعية، يتعرض السكان لخطر الآثار الضارة الناجمة عن تلوث الغلاف الجوي.

بالإضافة إلى الجسيمات، تنبعث من الصناعة غازات مختلفة في الهواء: أنهيدريد الكبريت، وأول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين، وكبريتيد الهيدروجين، والهيدروكربونات، والغازات المشعة.

يمكن أن تبقى الملوثات في البيئة لفترة طويلة ويكون لها تأثير ضار على جسم الإنسان.

على سبيل المثال، تبقى الهيدروكربونات في البيئة لمدة تصل إلى 16 عامًا وتقوم بدور نشط في العمليات الكيميائية الضوئية في الهواء الجوي مع تكوين ضباب سام.

ويلاحظ تلوث الهواء على نطاق واسع عند حرق الوقود الصلب والسائل في محطات الطاقة الحرارية. وهي المصادر الرئيسية لتلوث الغلاف الجوي بأكاسيد الكبريت والنيتروجين وأول أكسيد الكربون والسخام والغبار. تتميز هذه المصادر بتلوث الهواء الهائل.

في الوقت الحالي، تُعرف العديد من الحقائق حول الآثار الضارة لتلوث الغلاف الجوي على صحة الإنسان.

تلوث الغلاف الجوي له آثار حادة ومزمنة على جسم الإنسان.

ومن الأمثلة على التأثير الحاد لتلوث الغلاف الجوي على الصحة العامة الضباب السام. زادت تركيزات المواد السامة في الهواء في ظل ظروف الأرصاد الجوية غير المواتية.

تم تسجيل أول ضباب سام في بلجيكا عام 1930. وأصيب عدة مئات من الأشخاص وتوفي 60 شخصا. وبعد ذلك تكررت حالات مماثلة: عام 1948 في مدينة دونورا الأمريكية. تأثر 6000 شخص. في عام 1952، توفي 4000 شخص بسبب ضباب لندن الكبير. وفي عام 1962، توفي 750 من سكان لندن لنفس السبب. في عام 1970، عانى 10 آلاف شخص من الضباب الدخاني فوق العاصمة اليابانية (طوكيو)، وفي عام 1971 - 28 ألفًا.

بالإضافة إلى الكوارث المذكورة، فإن تحليل المواد البحثية التي أجراها مؤلفون محليون وأجانب يلفت الانتباه إلى زيادة معدل الإصابة بالأمراض العامة بين السكان بسبب تلوث الهواء.

الدراسات التي أجريت في هذا الصدد تسمح لنا أن نستنتج أنه نتيجة التعرض لتلوث الغلاف الجوي في المراكز الصناعية هناك زيادة في:

المعدل الإجمالي للوفيات الناجمة عن أمراض القلب والأوعية الدموية وأمراض الجهاز التنفسي؛

مراضة حادة غير محددة في الجهاز التنفسي العلوي.

التهاب الشعب الهوائية المزمن.

الربو القصبي.

انتفاخ الرئة.

سرطان الرئة.

انخفاض متوسط ​​العمر المتوقع والنشاط الإبداعي.

بالإضافة إلى ذلك، كشف التحليل الرياضي في الوقت الحاضر عن وجود علاقة ذات دلالة إحصائية بين مستوى إصابة السكان بأمراض الدم والجهاز الهضمي والأمراض الجلدية ومستويات تلوث الهواء.

إن أعضاء الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي والجلد هي "بوابات الدخول" للمواد السامة وتكون بمثابة أهداف لعملها المباشر وغير المباشر.

يعتبر تأثير تلوث الغلاف الجوي على الظروف المعيشية هو التأثير غير المباشر (غير المباشر) لتلوث الغلاف الجوي على الصحة العامة.

ويشمل:

الحد من الإضاءة العامة.

الحد من الأشعة فوق البنفسجية من الشمس.

التغيرات في الظروف المناخية.

تدهور الظروف المعيشية.

التأثير السلبي على المساحات الخضراء.

التأثير السلبي على الحيوانات.

تتسبب ملوثات الهواء في أضرار كبيرة للمباني والهياكل ومواد البناء.

وتبلغ التكلفة الاقتصادية الإجمالية التي تتحملها الولايات المتحدة من ملوثات الهواء، بما في ذلك تأثيرها على صحة الإنسان، ومواد البناء، والمعادن، والأقمشة، والجلود، والورق، والطلاء، والمطاط وغيرها من المواد، ما بين 15 إلى 20 مليار دولار سنوياً.

كل ما سبق يدل على أن حماية الهواء الجوي من التلوث هي مشكلة ذات أهمية بالغة ومحل اهتمام كبير من المتخصصين في جميع دول العالم.

يجب تنفيذ جميع التدابير لحماية الهواء الجوي بشكل شامل في عدة مجالات:

التدابير التشريعية. هذه هي القوانين التي اعتمدتها حكومة البلاد بهدف حماية البيئة الجوية؛

التنسيب الرشيد للمناطق الصناعية والسكنية.

التدابير التكنولوجية الرامية إلى خفض الانبعاثات في الغلاف الجوي؛

التدابير الصحية

تطوير المعايير الصحية للهواء الجوي؛

مراقبة نقاء الهواء الجوي؛

مراقبة عمل المؤسسات الصناعية؛

تحسين المناطق المأهولة والمناظر الطبيعية والري وخلق فجوات وقائية بين المؤسسات الصناعية والمجمعات السكنية.

بالإضافة إلى التدابير المدرجة في خطة الدولة الداخلية، يجري حاليًا تطوير وتنفيذ برامج مشتركة بين الولايات لحماية الهواء الجوي.

يتم حل مشكلة الحماية الجوية في عدد من المنظمات الدولية - منظمة الصحة العالمية والأمم المتحدة واليونسكو وغيرها.

أَجواء(من الكلمة اليونانية أتموس - بخار و spharia - كرة) - الغلاف الجوي للأرض الذي يدور معها. كان تطور الغلاف الجوي مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بالعمليات الجيولوجية والجيوكيميائية التي تحدث على كوكبنا، وكذلك بأنشطة الكائنات الحية.

يتزامن الحد السفلي للغلاف الجوي مع سطح الأرض، حيث يخترق الهواء أصغر المسام في التربة ويذوب حتى في الماء.

الحدود العليا على ارتفاع 2000-3000 كم تمر تدريجياً إلى الفضاء الخارجي.

بفضل الغلاف الجوي الذي يحتوي على الأكسجين، أصبحت الحياة على الأرض ممكنة. يستخدم الأكسجين الجوي في عملية التنفس للإنسان والحيوان والنبات.

لو لم يكن هناك غلاف جوي لكانت الأرض هادئة مثل القمر. بعد كل شيء، الصوت هو اهتزاز جزيئات الهواء. يتم تفسير اللون الأزرق للسماء من خلال حقيقة أن أشعة الشمس التي تمر عبر الغلاف الجوي، كما هو الحال من خلال العدسة، تتحلل إلى الألوان المكونة لها. في هذه الحالة، تكون أشعة الألوان الزرقاء والزرقاء متناثرة أكثر.

يحبس الغلاف الجوي معظم أشعة الشمس فوق البنفسجية، والتي لها تأثير ضار على الكائنات الحية. كما أنه يحتفظ بالحرارة بالقرب من سطح الأرض، مما يمنع كوكبنا من التبريد.

هيكل الغلاف الجوي

في الغلاف الجوي، يمكن تمييز عدة طبقات تختلف في الكثافة (الشكل 1).

التروبوسفير

التروبوسفير- أدنى طبقة من الغلاف الجوي، ويبلغ سمكها فوق القطبين 8-10 كم، وفي خطوط العرض المعتدلة - 10-12 كم، وفوق خط الاستواء - 16-18 كم.

أرز. 1. هيكل الغلاف الجوي للأرض

يتم تسخين الهواء الموجود في طبقة التروبوسفير عن طريق سطح الأرض، أي عن طريق الأرض والماء. ولذلك فإن درجة حرارة الهواء في هذه الطبقة تنخفض مع الارتفاع بمعدل 0.6 درجة مئوية لكل 100 متر. وعند الحدود العليا للتروبوسفير تصل إلى -55 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، في منطقة خط الاستواء عند الحدود العليا لطبقة التروبوسفير، تبلغ درجة حرارة الهواء -70 درجة مئوية، وفي منطقة القطب الشمالي -65 درجة مئوية.

يتركز حوالي 80٪ من كتلة الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير، ويوجد كل بخار الماء تقريبًا، وتحدث العواصف الرعدية والعواصف والسحب والأمطار، وتحدث حركة الهواء العمودية (الحمل الحراري) والأفقية (الرياح).

يمكننا القول أن الطقس يتشكل بشكل رئيسي في طبقة التروبوسفير.

الستراتوسفير

الستراتوسفير- طبقة من الغلاف الجوي تقع فوق طبقة التروبوسفير على ارتفاع يتراوح بين 8 إلى 50 كم. ويظهر لون السماء في هذه الطبقة باللون الأرجواني، وهو ما يفسر رقة الهواء، بحيث تكاد لا تتشتت أشعة الشمس.

تحتوي طبقة الستراتوسفير على 20% من كتلة الغلاف الجوي. الهواء في هذه الطبقة مخلخل ، ولا يوجد بخار ماء عمليًا ، وبالتالي لا تتشكل السحب والأمطار تقريبًا. ومع ذلك، تُلاحظ تيارات هوائية مستقرة في طبقة الستراتوسفير، تصل سرعتها إلى 300 كم/ساعة.

تتركز هذه الطبقة الأوزون(شاشة الأوزون، غلاف الأوزون)، وهي طبقة تمتص الأشعة فوق البنفسجية، فتمنعها من الوصول إلى الأرض وبالتالي حماية الكائنات الحية على كوكبنا. بفضل الأوزون، تتراوح درجة حرارة الهواء عند الحدود العليا لطبقة الستراتوسفير من -50 إلى 4-55 درجة مئوية.

توجد بين طبقة الميزوسفير والستراتوسفير منطقة انتقالية - الستراتوبوز.

الميزوسفير

الميزوسفير- طبقة من الغلاف الجوي تقع على ارتفاع 50-80 كم. كثافة الهواء هنا أقل بـ 200 مرة من كثافة الهواء على سطح الأرض. ويظهر لون السماء في طبقة الميزوسفير باللون الأسود، وتظهر النجوم خلال النهار. تنخفض درجة حرارة الهواء إلى -75 (-90) درجة مئوية.

على ارتفاع 80 كم يبدأ الغلاف الحراري.ترتفع درجة حرارة الهواء في هذه الطبقة بشكل حاد إلى ارتفاع 250 مترًا، ثم تصبح ثابتة: على ارتفاع 150 كيلومترًا تصل إلى 220-240 درجة مئوية؛ على ارتفاع 500-600 كم تتجاوز 1500 درجة مئوية.

في طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري، تحت تأثير الأشعة الكونية، تتفكك جزيئات الغاز إلى جزيئات مشحونة (متأينة) من الذرات، لذلك يسمى هذا الجزء من الغلاف الجوي الأيونوسفير- طبقة من الهواء النادر للغاية، تقع على ارتفاع 50 إلى 1000 كيلومتر، وتتكون بشكل رئيسي من ذرات الأكسجين المتأينة وجزيئات أكسيد النيتروجين والإلكترونات الحرة. تتميز هذه الطبقة بكهربة عالية، وتنعكس منها موجات الراديو الطويلة والمتوسطة مثل المرآة.

تظهر الشفق القطبي في الغلاف الأيوني - وهج الغازات النادرة تحت تأثير الجزيئات المشحونة كهربائيًا التي تطير من الشمس - وتُلاحظ تقلبات حادة في المجال المغناطيسي.

اكسوسفير

اكسوسفير- الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي الواقعة فوق 1000 كم. وتسمى هذه الطبقة أيضًا بمجال التشتت، حيث تتحرك جزيئات الغاز هنا بسرعة عالية ويمكن أن تنتشر في الفضاء الخارجي.

تكوين الغلاف الجوي

الغلاف الجوي عبارة عن خليط من الغازات تتكون من النيتروجين (78.08%)، الأكسجين (20.95%)، ثاني أكسيد الكربون (0.03%)، الأرجون (0.93%)، كمية قليلة من الهيليوم، النيون، الزينون، الكريبتون (0.01%)، الأوزون والغازات الأخرى، ولكن محتواها لا يكاد يذكر (الجدول 1). تم إنشاء التركيب الحديث للهواء الأرضي منذ أكثر من مائة مليون عام، لكن النشاط الإنتاجي البشري المتزايد بشكل حاد أدى إلى تغييره. حاليًا، هناك زيادة في محتوى ثاني أكسيد الكربون بحوالي 10-12%.

تؤدي الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي أدوارًا وظيفية مختلفة. ومع ذلك، فإن الأهمية الرئيسية لهذه الغازات تتحدد في المقام الأول من خلال حقيقة أنها تمتص الطاقة الإشعاعية بقوة وبالتالي يكون لها تأثير كبير على نظام درجة حرارة سطح الأرض والغلاف الجوي.

الجدول 1. التركيب الكيميائي للهواء الجوي الجاف بالقرب من سطح الأرض

نتروجين،وهو الغاز الأكثر شيوعا في الغلاف الجوي، وهو غير نشط كيميائيا.

الأكسجينعلى عكس النيتروجين، فهو عنصر نشط للغاية كيميائيا. وتتمثل الوظيفة المحددة للأكسجين في أكسدة المواد العضوية للكائنات غيرية التغذية والصخور والغازات غير المؤكسدة المنبعثة في الغلاف الجوي بواسطة البراكين. وبدون الأكسجين، لن يكون هناك تحلل للمواد العضوية الميتة.

دور ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كبير للغاية. يدخل الغلاف الجوي نتيجة لعمليات الاحتراق وتنفس الكائنات الحية والتحلل وهو في المقام الأول مادة البناء الرئيسية لإنشاء المواد العضوية أثناء عملية التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة ثاني أكسيد الكربون على نقل الإشعاع الشمسي قصير الموجة وامتصاص جزء من الإشعاع الحراري طويل الموجة لها أهمية كبيرة، الأمر الذي سيخلق ما يسمى بظاهرة الاحتباس الحراري، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

وتتأثر أيضًا العمليات الجوية، وخاصة النظام الحراري لطبقة الستراتوسفير الأوزون.ويعمل هذا الغاز كممتص طبيعي للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، ويؤدي امتصاص الإشعاع الشمسي إلى تسخين الهواء. يختلف متوسط ​​القيم الشهرية لمحتوى الأوزون الإجمالي في الغلاف الجوي حسب خط العرض والوقت من السنة في حدود 0.23-0.52 سم (وهذا هو سمك طبقة الأوزون عند الضغط الأرضي ودرجة الحرارة). هناك زيادة في محتوى الأوزون من خط الاستواء إلى القطبين ودورة سنوية الحد الأدنى في الخريف والحد الأقصى في الربيع.

من الخصائص المميزة للغلاف الجوي أن محتوى الغازات الرئيسية (النيتروجين والأكسجين والأرجون) يتغير قليلاً مع الارتفاع: على ارتفاع 65 كم في الغلاف الجوي يكون محتوى النيتروجين 86٪ والأكسجين - 19 والأرجون - 0.91 على ارتفاع 95 كم - نيتروجين 77 ، أكسجين - 21.3 ، أرجون - 0.82٪. يتم الحفاظ على ثبات تكوين الهواء الجوي عموديًا وأفقيًا من خلال خلطه.

بالإضافة إلى الغازات، يحتوي الهواء بخار الماءو جزيئات صلبة.يمكن أن يكون لهذا الأخير أصل طبيعي وصناعي (بشري المنشأ). وهي حبوب اللقاح وبلورات الملح الصغيرة وغبار الطريق وشوائب الهباء الجوي. وعندما تخترق أشعة الشمس النافذة يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

يوجد بشكل خاص العديد من الجزيئات الجسيمية في هواء المدن والمراكز الصناعية الكبيرة، حيث تضاف انبعاثات الغازات الضارة وشوائبها المتكونة أثناء احتراق الوقود إلى الهباء الجوي.

ويحدد تركيز الهباء الجوي في الغلاف الجوي مدى شفافية الهواء، مما يؤثر على وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض. أكبر الهباء الجوي هي نوى التكثيف (من خطوط العرض. التكثيف- الضغط والسماكة) - المساهمة في تحويل بخار الماء إلى قطرات ماء.

تتحدد أهمية بخار الماء في المقام الأول من خلال حقيقة أنه يؤخر الإشعاع الحراري طويل الموجة من سطح الأرض؛ يمثل الرابط الرئيسي لدورات الرطوبة الكبيرة والصغيرة؛ يزيد من درجة حرارة الهواء أثناء تكثيف طبقات الماء.

تختلف كمية بخار الماء في الغلاف الجوي باختلاف الزمان والمكان. وبذلك يتراوح تركيز بخار الماء على سطح الأرض من 3% في المناطق الاستوائية إلى 2-10 (15)% في القارة القطبية الجنوبية.

يبلغ متوسط ​​\u200b\u200bمحتوى بخار الماء في العمود الرأسي للغلاف الجوي في خطوط العرض المعتدلة حوالي 1.6-1.7 سم (هذا هو سمك طبقة بخار الماء المكثف). المعلومات المتعلقة ببخار الماء في طبقات الغلاف الجوي المختلفة متناقضة. كان من المفترض، على سبيل المثال، أنه في نطاق الارتفاع من 20 إلى 30 كم، تزداد الرطوبة النوعية بقوة مع الارتفاع. ومع ذلك، تشير القياسات اللاحقة إلى جفاف أكبر في الستراتوسفير. ومن الواضح أن الرطوبة النوعية في طبقة الستراتوسفير تعتمد قليلاً على الارتفاع وتبلغ 2-4 ملغم/كغم.

يتم تحديد تباين محتوى بخار الماء في طبقة التروبوسفير من خلال تفاعل عمليات التبخر والتكثيف والنقل الأفقي. ونتيجة لتكثيف بخار الماء تتشكل السحب ويتساقط المطر على شكل أمطار وبرد وثلوج.

تحدث عمليات التحولات الطورية للمياه في الغالب في طبقة التروبوسفير، ولهذا السبب تُلاحظ نادرًا نسبيًا السحب في طبقة الستراتوسفير (على ارتفاعات 20-30 كم) والميزوسفير (بالقرب من الميزوبوز)، والتي تسمى لؤلؤية وفضية، في حين أن السحب التروبوسفيرية غالبًا ما تغطي حوالي 50٪ من سطح الأرض بأكمله.

تعتمد كمية بخار الماء التي يمكن احتواؤها في الهواء على درجة حرارة الهواء.

1 م 3 من الهواء عند درجة حرارة -20 درجة مئوية يمكن أن يحتوي على ما لا يزيد عن 1 غرام من الماء؛ عند 0 درجة مئوية - لا يزيد عن 5 غرام؛ عند +10 درجة مئوية - لا يزيد عن 9 جم؛ عند +30 درجة مئوية - لا يزيد عن 30 جم من الماء.

خاتمة:كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، زاد عدد بخار الماء الذي يمكن أن يحتوي عليه.

قد يكون الهواء ثريو غير مشبعةبخار الماء. لذلك، إذا كان عند درجة حرارة +30 درجة مئوية، يحتوي 1 م 3 من الهواء على 15 جم من بخار الماء، فإن الهواء غير مشبع ببخار الماء؛ إذا 30 جم - مشبعة.

الرطوبة المطلقةهي كمية بخار الماء الموجودة في 1 م3 من الهواء. يتم التعبير عنها بالجرام. على سبيل المثال، إذا قالوا "الرطوبة المطلقة 15"، فهذا يعني أن 1 مل يحتوي على 15 جم من بخار الماء.

الرطوبة النسبية- هذه هي النسبة (بالنسبة المئوية) للمحتوى الفعلي لبخار الماء في 1 م 3 من الهواء إلى كمية بخار الماء التي يمكن احتواؤها في 1 م لتر عند درجة حرارة معينة. على سبيل المثال، إذا بث الراديو تقريرًا عن الطقس يفيد بأن الرطوبة النسبية 70%، فهذا يعني أن الهواء يحتوي على 70% من بخار الماء الذي يمكنه الاحتفاظ به عند درجة الحرارة تلك.

كلما ارتفعت الرطوبة النسبية، أي. كلما اقترب الهواء من حالة التشبع، كلما زاد احتمال هطول الأمطار.

يتم ملاحظة رطوبة هواء نسبية عالية دائمًا (تصل إلى 90٪) في المنطقة الاستوائية، حيث تظل درجة حرارة الهواء مرتفعة هناك طوال العام ويحدث تبخر كبير من سطح المحيطات. الرطوبة النسبية مرتفعة أيضًا في المناطق القطبية، ولكن لأنه في درجات الحرارة المنخفضة حتى كمية صغيرة من بخار الماء تجعل الهواء مشبعًا أو قريبًا من التشبع. في خطوط العرض المعتدلة، تختلف الرطوبة النسبية باختلاف الفصول - فهي أعلى في الشتاء، وأقل في الصيف.

تكون رطوبة الهواء النسبية في الصحاري منخفضة بشكل خاص: يحتوي 1 م 1 من الهواء هناك على بخار ماء أقل بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات مما هو ممكن عند درجة حرارة معينة.

لقياس الرطوبة النسبية، يتم استخدام مقياس الرطوبة (من اليونانية hygros - الرطب وMetreco - أقيس).

عند تبريده، لا يستطيع الهواء المشبع الاحتفاظ بنفس الكمية من بخار الماء؛ فيتكاثف (يتكثف)، ويتحول إلى قطرات من الضباب. يمكن ملاحظة الضباب في الصيف في ليلة صافية وباردة.

الغيوم- هذا هو نفس الضباب، لكنه لا يتشكل على سطح الأرض، ولكن على ارتفاع معين. ومع صعود الهواء، يبرد، ويتكثف بخار الماء الموجود فيه. وتشكل قطرات الماء الصغيرة الناتجة السحب.

يتضمن تكوين السحابة أيضًا الجسيماتمعلقة في طبقة التروبوسفير.

يمكن أن يكون للسحب أشكال مختلفة، والتي تعتمد على ظروف تكوينها (الجدول 14).

أدنى وأثقل السحب هي الستراتوس. وتقع على ارتفاع 2 كم عن سطح الأرض. وعلى ارتفاع يتراوح بين 2 إلى 8 كم، يمكن ملاحظة المزيد من السحب الركامية الخلابة. الأعلى والأخف هي السحب المعلاقية. وتقع على ارتفاع يتراوح بين 8 إلى 18 كيلومترًا فوق سطح الأرض.

الحماية الجوية

المصادر الرئيسية هي المؤسسات الصناعية والسيارات. في المدن الكبرى، تعد مشكلة تلوث الغاز على طرق النقل الرئيسية حادة للغاية. ولهذا السبب، قامت العديد من المدن الكبرى حول العالم، بما في ذلك بلدنا، بإدخال الرقابة البيئية على سمية غازات عوادم المركبات. ووفقا للخبراء، فإن الدخان والغبار الموجود في الهواء يمكن أن يقلل من إمدادات الطاقة الشمسية إلى سطح الأرض بمقدار النصف، الأمر الذي سيؤدي إلى تغير في الظروف الطبيعية.

يعد تكوين الغاز في الهواء الجوي أحد أهم مؤشرات حالة البيئة الطبيعية. النسبة المئوية لمحتوى الغازات الرئيسية على سطح الأرض هي:

نيتروجين - 78.09%،

· الأكسجين – 20.95%،

· بخار الماء – 1.6%،

الأرجون - 0.93٪،

· ثاني أكسيد الكربون - 0.04% (تستند البيانات إلى الظروف العادية t°=25 درجة مئوية، P=760 ملم زئبق).

نتروجين- الغاز الذي هو المكون الرئيسي للهواء. عند الضغط الجوي العادي ودرجات الحرارة المنخفضة، يكون النيتروجين خاملًا. يحدث تفكك جزيئات النيتروجين وتحللها إلى نيتروجين ذري على ارتفاعات تزيد عن 200 كيلومتر.

الأكسجين– تنتجه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي (حوالي 100 مليار طن سنوياً). أثناء التطور الكيميائي، كان أحد أقدم التغيرات الرئيسية هو الانتقال من الغلاف الجوي المختزل إلى الغلاف الجوي المؤكسد، حيث بدأت النظم البيولوجية التي تميز الحياة على الأرض اليوم في التطور. لقد ثبت أنه عندما تنخفض نسبة الأكسجين في الهواء إلى 16٪، فإن العمليات الطبيعية الرئيسية - التنفس والاحتراق والتحلل - ستتوقف.

ثاني أكسيد الكربون(ثاني أكسيد الكربون) يدخل الهواء نتيجة عمليات احتراق الوقود والتنفس وتعفن وتحلل المواد العضوية. لا يوجد تراكم كبير لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، حيث تمتصه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي.

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الهواء دائمًا على: النيون والهيليوم والميثان والكريبتون وأكاسيد النيتروجين والزينون والهيدروجين. لكن هذه المكونات موجودة بكميات لا تتجاوز أجزاء من الألف من المائة. يمكن اعتبار تركيبة الهواء الجوي هذه من سمات الهواء الحديث النظيف تمامًا. ومع ذلك، فهو ليس كذلك أبدا.

تشكل مجموعة متنوعة من الشوائب التي تدخل الهواء الجوي من مصادر طبيعية وصناعية مختلفة في أجزاء مختلفة من الأرض بكثافة متفاوتة بمرور الوقت شوائبه غير الدائمة والتي يمكن تسميتها تقليديًا تلوث .

وتشمل عوامل التلوث الطبيعي :

أ)تلوث الهواء خارج كوكب الأرض من الغبار الكوني والإشعاع الكوني؛

ب)تلوث الغلاف الجوي الأرضي أثناء الانفجارات البركانية، وتجوية الصخور، والعواصف الترابية، وحرائق الغابات الناجمة عن الصواعق، وإزالة الأملاح البحرية.

تقليديا، ينقسم التلوث الجوي الطبيعي إلى قاري وبحري، وكذلك غير عضوي وعضوي.

واحدة من أكثر الشوائب الموجودة باستمرار في الهواء الجوي هي الجسيمات العالقة. يمكن أن تكون إما معدنية أو عضوية، وجزء كبير منها عبارة عن حبوب اللقاح وأبواغ النباتات، والجراثيم الفطرية، والكائنات الحية الدقيقة. غالبًا ما يتكون الغبار من جزيئات صغيرة من التربة ويحتوي، بالإضافة إلى المعادن، على كمية معينة من المواد العضوية.

مع دخان حرائق الغابات، تدخل جزيئات السخام، أي الكربون، ومنتجات الاحتراق غير الكامل للخشب، أي مواد عضوية مختلفة، بما في ذلك العديد من المركبات الفينولية ذات الخصائص المطفرة والمسرطنة، إلى الهواء.

يحتوي الغبار والرماد البركاني على كمية معينة من الأملاح القابلة للذوبان من البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم وغيرها من المواد المهمة للتغذية المعدنية للنباتات. تدخل أكاسيد الكبريت والنيتروجين والكربون والكلور إلى الغلاف الجوي مع الغازات البركانية. يعد ثاني أكسيد الكربون جزءًا من احتياطي الكربون في الغلاف الجوي، ويتم غسل أكاسيد النيتروجين والكبريت بسرعة بواسطة المطر وتسقط على التربة على شكل محاليل حمضية ضعيفة.

الهواء الجوي في تفاعل مستمر وتبادل المواد مع القشرة الصخرية للأرض - الغلاف الصخري والقشرة المائية - الغلاف المائي. يلعب الغلاف الجوي دورًا مهمًا جدًا في دورة المواد التي تحدد الحياة على كوكبنا. تمر دورة المياه بأكملها عبر الغلاف الجوي. الرماد البركاني الذي تحمله الرياح يثري التربة بعناصر التغذية المعدنية للنباتات. يدخل ثاني أكسيد الكربون المنبعث من البراكين إلى الغلاف الجوي، ويدخل في دورة الكربون وتمتصه النباتات.

لقد كانت المصادر الطبيعية لملوثات الغلاف الجوي موجودة دائمًا. يمكن أن تكون طرق إزالة الشوائب المختلفة من الهواء مختلفة: تساقط الغبار، والغسل مع هطول الأمطار، وامتصاص النباتات أو سطح الماء، وغيرها. هناك توازن طبيعي بين دخول الشوائب إلى الجو وتنقيته ذاتياً، ونتيجة لذلك يمكن لأي مادة تدخل في الشوائب بيان الحدود الطبيعية لمحتواها في الهواء والتي تسمى خلفية.

كم هو منعش هواء الشتاء الذي تتنفسه. كم هو سهل وممتع التنفس بعمق في الغابة أو بالقرب من البحر أو في الجبال. في مثل هذه الأماكن نسعى جاهدين لقضاء عطلات نهاية الأسبوع أو إجازتنا القادمة. لكن نسبة الهواء في الزوايا السماوية لكوكبنا هي نفسها الموجودة في المدن التي نعيش فيها أنا وأنت. إذن ما الأمر؟ لماذا لا نشعر بنفس نقاء الهواء في وطننا، بعيدًا عن غاباتنا وجبالنا وبحارنا التي نحلم بها؟ دعونا نتحدث عن تكوين الهواء من حيث النسبة المئوية وجودته.

21% أكسجين (O2)، 0.03% ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والباقي 79% نيتروجين (N2) وكمية قليلة من الشوائب.

وكما قال أحد معلمي مدرستي: "الكلب يُدفن في النجاسات". والحقيقة هي أنه على مدار الـ 150 عامًا الماضية، دخلت كمية كبيرة من الزرنيخ والكوبالت والسيليكون وأكاسيد الكبريت والنيتروجين والكربون وغيرها من الشوائب الضارة بالصحة إلى الغلاف الجوي.

ومن الواضح أن تركيز هذه الملوثات في هواء المناطق الريفية أقل بكثير منه في المدن والبلدات. وكل ذلك، في المقام الأول، بسبب المركبات التي تضباب كل شيء حولها بعوادمها. يتم تحديد درجة تلوث الهواء الثمين بشكل أساسي حسب الظروف الجغرافية.

هذه هي النسبة المئوية لتكوين الهواء أيها الأصدقاء. من الواضح أن الشخص يجب أن يفكر في جودته وألا يلوث الجو. بعد ذلك سنناقش بعض الحقائق المثيرة للاهتمام.

لماذا تشعر بالسوء في غرفة خانقة؟

يستنشق الإنسان الهواء ويزفر ثاني أكسيد الكربون وشيء آخر على شكل مواد غازية - هذا ما تعلمناه في المدرسة. هناك قمنا أيضًا بدراسة تكوين الهواء. تذكر وقتًا شعرت فيه، دون سبب واضح، بالمرض في غرفة مغلقة (في حالة حدوث مثل هذه الحالة). لماذا تعتقد؟ ستكون على حق إذا افترضت أن هذه الغرفة لم يتم تهويتها لفترة طويلة.

شعرت بالإعياء بسبب التركيز العالي لنفس المواد الغازية التي استنشقتها أنت والأشخاص من حولك. لا يحتوي الخليط الذي يزفره الشخص على أكثر من 16-18 بالمائة أكسجين و4-6 بالمائة ثاني أكسيد الكربون. وهذا يزيد بمقدار 130-200 مرة عن الهواء الذي تستنشقه.

هناك أيضًا مركبات سيئة أخرى موجودة هناك. لذا فإن النصيحة بتهوية منازلكم ومكاتبكم بانتظام لا ينبغي أن تبدو غير مناسبة. سوف تكون أكثر صحة. ومنذ ذلك الحين وهو مسؤول عن نظافتهم ونظامهم.

تنقية الهواء بشكل طبيعي

في الصيف نقوم بكنس ورش أسفلت الشوارع بالماء حتى لا يتنفس ذرات الغبار الناعم. ولكن في فصل الشتاء، يكون تكوين الهواء أنظف، فقط لأن هذا الغبار والأوساخ يتدلى تحت انجرافات تساقط الثلوج.

فالأشجار، المزروعة بكثافة في المناطق المأهولة بالسكان، تعمل كمرشحات لتنقية الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون الزائد. لذلك يغيرون تركيبة الهواء لصالحنا. تمتصه النباتات الخضراء وتشبع هواء المدينة بالأكسجين. لقد علمنا الجميع في نفس المدارس أن هذه العملية تسمى عملية التمثيل الضوئي.

تنقي شجرة واحدة 5 آلاف متر مكعب من الهواء، وتحررنا حديقة صغيرة من 200 طن من الغبار. أي أنه كلما زادت المساحات الخضراء المزروعة على الأرض، كلما كانت نوعية الهواء الذي نتنفسه أفضل. لا عجب أن تسمى النباتات رئتي هذا الكوكب.

هل سمعت من قبل عن التأين؟ لذلك، فإن التركيز العالي للجزيئات (الأيونات) ذات الشحنة السالبة في الهواء له تأثير مفيد على أجسامنا. تشتهر المنتجعات الساحلية الجبلية وغابات الصنوبر بهوائها عالي التأين.

وأيضًا، إذا كنت محظوظًا بما يكفي للعيش بالقرب من شلال أو نهر جبلي سريع التدفق، فإن أيونات الهواء ستمنحك صحة جيدة.

المناخ العلاجي لمثل هذه الأماكن يقوم بعمله. ولذلك فإن الأشخاص الذين يعيشون في هذه المناطق أو بالقرب منها هم أقل عرضة للإصابة بالمرض ويشتهرون بطول أعمارهم. ونعم، لقد نسيت تقريبا، إلى المستوى المطلوب. خاصة في فصل الشتاء. تنفسوا بشكل لذيذ أيها الأصدقاء!

لقد بدأت مؤخرًا في تعلم اللغة الإنجليزية وعثرت على خدمة رائعة. قم بالتسجيل في LinguaLeo، إذا كنت تريد التواصل باللغة الإنجليزية دون أي مشاكل. نهج مثير للاهتمام وغير قياسي للتعلم.

شارك المقال على الشبكات الاجتماعية واشترك في النشرة الإخبارية لمدونتي.

كان دينيس ستاتسينكو معك. أرك لاحقًا

الهواء الذي يشكل الغلاف الجوي للأرض هو خليط من الغازات. يحتوي الهواء الجوي الجاف على: أكسجين 20.95%، نيتروجين 78.09%، ثاني أكسيد الكربون 0.03%.بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الهواء الجوي على الأرجون والهيليوم والنيون والكريبتون والهيدروجين والزينون وغازات أخرى. الأوزون وأكسيد النيتروجين واليود والميثان وبخار الماء موجودة بكميات صغيرة في الهواء الجوي.

وبالإضافة إلى مكونات الغلاف الجوي الدائمة، فإنه يحتوي على ملوثات مختلفة تدخل إلى الغلاف الجوي نتيجة لأنشطة الإنتاج البشري.

1. عنصر مهم في الهواء الجوي الأكسجين والتي تبلغ كميتها في الغلاف الجوي للأرض 1.18 · 10 15 طناً ويتم الحفاظ على محتوى ثابت من الأكسجين نتيجة لعمليات تبادله المستمرة في الطبيعة. فمن ناحية، يتم استهلاك الأكسجين أثناء تنفس الإنسان والحيوان، وينفق في الحفاظ على عمليات الاحتراق والأكسدة، ومن ناحية أخرى، يدخل الغلاف الجوي من خلال عمليات التمثيل الضوئي للنباتات. تعمل النباتات البرية والعوالق النباتية المحيطية على استعادة الفقد الطبيعي للأكسجين بشكل كامل. عندما ينخفض ​​\u200b\u200bالضغط الجزئي للأكسجين، يمكن أن تتطور ظاهرة جوع الأكسجين، والتي يتم ملاحظتها عند الصعود إلى الارتفاع. المستوى الحرج هو الضغط الجزئي للأكسجين أقل من 110 ملم زئبق. فن. خفض الضغط الجزئي للأكسجين إلى 50-60 ملم زئبق. فن. عادة ما تكون غير متوافقة مع الحياة. تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة ذات الطول الموجي أقل من 200 نانومتر، تنفصل جزيئات الأكسجين لتشكل الأكسجين الذري. تضاف ذرات الأكسجين المتكونة حديثًا إلى صيغة الأكسجين المحايدة، وتشكل الأوزون . بالتزامن مع تكوين الأوزون، يحدث اضمحلاله. الأهمية البيولوجية العامة للأوزون كبيرة: فهو يمتص الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة، والتي لها تأثير ضار على الأجسام البيولوجية. وفي الوقت نفسه، يمتص الأوزون الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأرض، وبالتالي يمنع التبريد المفرط لسطحه. يتم توزيع تركيزات الأوزون بشكل غير متساو على الارتفاع. وقد لوحظت أكبر كمية منه على مستوى 20-30 كم من سطح الأرض.

2. نتروجين من حيث المحتوى الكمي، فهو العنصر الأكثر أهمية في الهواء الجوي، فهو ينتمي إلى الغازات الخاملة. الحياة مستحيلة في جو النيتروجين. يتم امتصاص نيتروجين الهواء بواسطة أنواع معينة من بكتيريا التربة (البكتيريا المثبتة للنيتروجين)، وكذلك الطحالب الخضراء المزرقة؛ تحت تأثير التفريغ الكهربائي يتحول إلى أكاسيد النيتروجين التي تثري التربة بأملاح أحماض النيتروز والنيتريك عند هطول الأمطار. تحت تأثير بكتيريا التربة، يتم تحويل أملاح حمض النيتروز إلى أملاح حمض النيتريك، والتي بدورها تمتصها النباتات وتعمل على تخليق البروتين. جنبا إلى جنب مع امتصاص النيتروجين في الطبيعة، يتم إطلاقه في الغلاف الجوي. يتشكل النيتروجين الحر أثناء عمليات احتراق الخشب والفحم والنفط. تتشكل كمية صغيرة منه أثناء تحلل المركبات العضوية. وهكذا، تحدث دورة مستمرة في الطبيعة، ونتيجة لذلك يتم تحويل النيتروجين الجوي إلى مركبات عضوية، واستعادتها وإطلاقها في الغلاف الجوي، ثم ربطها مرة أخرى بالأشياء البيولوجية.

النيتروجين ضروري كمخفف للأكسجين، لأن استنشاق الأكسجين النقي يؤدي إلى تغيرات لا رجعة فيها في الجسم.

ومع ذلك، فإن زيادة محتوى النيتروجين في الهواء المستنشق يساهم في ظهور نقص الأكسجة بسبب انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين. وعندما تزيد نسبة النيتروجين في الهواء إلى 93%، تحدث الوفاة.

بالإضافة إلى النيتروجين، تشمل الغازات النبيلة في الهواء الأرجون والنيون والهيليوم والكريبتون والزينون. كيميائياً، هذه الغازات خاملة، فهي تذوب في سوائل الجسم تبعاً للضغط الجزئي، والكمية المطلقة لهذه الغازات في الدم وأنسجة الجسم لا تذكر.

3. عنصر مهم في الهواء الجوي ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون،). يوجد ثاني أكسيد الكربون في الطبيعة في حالات حرة ومقيدة بكمية 146 مليار طن، يحتوي الهواء الجوي منها على 1.8% فقط من كميته الإجمالية. الجزء الأكبر منه (يصل إلى 70٪) موجود في حالة مذابة في مياه البحار والمحيطات. تحتوي بعض المركبات المعدنية، كالحجر الجيري والدولوميت، على حوالي 22% من إجمالي كمية ثاني أكسيد الكربون والكربون. والباقي يأتي من النباتات والحيوانات والفحم والنفط والدبال.

في ظل الظروف الطبيعية، تحدث عمليات مستمرة لإطلاق وامتصاص ثاني أكسيد الكربون. يتم إطلاقه في الغلاف الجوي بسبب تنفس الإنسان والحيوان وعمليات الاحتراق والتعفن والتخمير وأثناء التحميص الصناعي للحجر الجيري والدولوميت وما إلى ذلك. في الوقت نفسه، هناك عمليات استيعاب ثاني أكسيد الكربون في الطبيعة، والتي تمتصها النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي.

يلعب ثاني أكسيد الكربون دورًا مهمًا في حياة الحيوانات والإنسان، كونه منبهًا فسيولوجيًا لمركز الجهاز التنفسي.

عند استنشاق تركيزات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، تتعطل عمليات الأكسدة والاختزال في الجسم. عندما يزيد محتواه في الهواء المستنشق إلى 4٪، يلاحظ الصداع، وطنين، والخفقان، وحالة الإثارة؛ عند 8% يحدث الموت.

من الناحية الصحية، يعد محتوى ثاني أكسيد الكربون مؤشرًا مهمًا يتم من خلاله الحكم على درجة نظافة الهواء في المباني السكنية والعامة. ويشير تراكم كميات كبيرة منه في هواء الأماكن المغلقة إلى مشاكل صحية (اكتظاظ، سوء تهوية).

في الظروف العادية، مع التهوية الطبيعية للغرفة وتسلل الهواء الخارجي من خلال مسام مواد البناء، لا يتجاوز محتوى ثاني أكسيد الكربون في هواء المباني السكنية 0.2٪. عندما يزيد تركيزه في الداخل، قد يكون هناك تدهور في صحة الشخص وانخفاض في الأداء. ويفسر ذلك حقيقة أنه بالتزامن مع زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في هواء المباني السكنية والعامة، تتدهور خصائص أخرى للهواء: زيادة درجة حرارته ورطوبته، والمنتجات الغازية للنشاط البشري، ما يسمى تظهر السموم البشرية (المركابتان، الإندول، كبريتيد الهيدروجين، الأمونيا).

مع زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء وتدهور الظروف الجوية في المباني السكنية والعامة، يحدث تغيير في نظام التأين للهواء (زيادة في عدد الأيونات الثقيلة وانخفاض في عدد الأيونات الخفيفة ) وهو ما يفسر امتصاص الأيونات الضوئية أثناء التنفس وملامسة الجلد، وكذلك تناول الأيونات الثقيلة مع هواء الزفير.

يجب اعتبار الحد الأقصى المسموح به لتركيز ثاني أكسيد الكربون في هواء المؤسسات الطبية 0.07٪ وفي هواء المباني السكنية والعامة - 0.1٪. يتم قبول القيمة الأخيرة كقيمة حسابية عند تحديد كفاءة التهوية في المباني السكنية والعامة.

4. بالإضافة إلى المكونات الرئيسية، يحتوي الهواء الجوي على الغازات المنبعثة نتيجة للعمليات الطبيعية التي تحدث على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي.

هيدروجينالموجودة في الهواء بنسبة 0.00005%. ويتكون في الطبقات العليا من الغلاف الجوي بسبب التحلل الكيميائي الضوئي لجزيئات الماء إلى أكسجين وهيدروجين. الهيدروجين لا يدعم التنفس؛ في حالة حرة، لا يتم امتصاصه ولا يتم إطلاقه بواسطة الأجسام البيولوجية. بالإضافة إلى الهيدروجين، يحتوي الهواء الجوي على كمية صغيرة من الميثان. عادة لا يتجاوز تركيز الميثان في الهواء 0.00022%. يتم إطلاق الميثان أثناء التحلل اللاهوائي للمركبات العضوية. كجزء لا يتجزأ فهو جزء من الغاز الطبيعي والغاز من آبار النفط. إذا استنشقت هواء يحتوي على غاز الميثان بتركيزات عالية، فقد تحدث الوفاة بسبب الاختناق.

وكنتيجة لتحلل المواد العضوية، توجد كميات صغيرة في الهواء الجوي الأمونيا. تعتمد تركيزاتها على درجة تلوث منطقة معينة بمياه الصرف الصحي والانبعاثات العضوية. في فصل الشتاء، بسبب تباطؤ عمليات الاضمحلال، يكون تركيز الأمونيا أقل قليلا مما كان عليه في الصيف. أثناء العمليات اللاهوائية لتحلل المواد العضوية المحتوية على الكبريت، يتم تكوين كبريتيد الهيدروجين, والتي بالفعل بتركيزات صغيرة تعطي الهواء رائحة كريهة. يمكن العثور على اليود وبيروكسيد الهيدروجين بتركيزات صغيرة في الهواء الجوي. اليود يدخل الهواء الجوي بسبب وجود قطرات صغيرة من ماء البحر والأعشاب البحرية. بسبب تفاعل الأشعة فوق البنفسجية مع جزيئات الهواء. بيروكسيد الهيدروجين فهو يساهم مع الأوزون في أكسدة المواد العضوية الموجودة في الغلاف الجوي.

في الهواء الجوي هناك المواد المعلقة، والتي تتمثل في الغبار ذو الأصل الطبيعي والاصطناعي. يشمل الغبار الطبيعي الغبار الكوني والبركاني والأرضي والبحري والغبار الذي يتشكل أثناء حرائق الغابات.

تلعب العمليات الطبيعية دورًا رئيسيًا في تحرير الغلاف الجوي من المواد العالقة. التنظيف الذاتي، من بينها تخفيف التلوث بواسطة تيارات الهواء الحراري على سطح الأرض له أهمية كبيرة. أحد العناصر الأساسية للتنقية الذاتية للغلاف الجوي هو فقدان جزيئات كبيرة من الغبار والسخام من الهواء (الترسيب). ومع ارتفاعك في الارتفاع، تقل كمية الغبار؛ على ارتفاع 7-8 كم من سطح الأرض، لا يوجد غبار من أصل أرضي. بارِزيلعب هطول الأمطار في الغلاف الجوي دورًا في عمليات التنظيف الذاتي، مما يزيد من كمية السخام والغبار المستقر. يتأثر محتوى الغبار الموجود في الهواء الجوي بظروف الأرصاد الجوية وتشتت الهباء الجوي. يتساقط بسرعة الغبار الخشن الذي يبلغ قطر جسيماته أكثر من 10 ميكرون، والغبار الناعم الذي يبلغ قطر جسيماته أقل من 0.1 ميكرون لا يتساقط عمليًا ويتم تعليقه.