Chemický vzorec vzduchu. Z čeho se skládá vzduch? Složení a vlastnosti

PŘEDNÁŠKA č. 3. Atmosférický vzduch.

Téma: Atmosférický vzduch, jeho chemické složení a fyziologické vlastnosti

význam složek.

Znečištění atmosféry; jejich dopad na veřejné zdraví.

Osnova přednášky:

Chemické složení atmosférického vzduchu.

Biologická úloha a fyziologický význam jeho složek: dusík, kyslík, oxid uhličitý, ozón, inertní plyny.

Pojem znečištění ovzduší a jeho zdroje.

Vliv znečištění ovzduší na zdraví (přímý vliv).

Vliv znečištění ovzduší na životní podmínky obyvatel (nepřímý vliv na zdraví).

Problematika ochrany ovzduší před znečištěním.

Plynný obal Země se nazývá atmosféra. Celková hmotnost zemské atmosféry je 5,13  10 15 tun.

Vzduch, který tvoří atmosféru, je směsí různých plynů. Složení suchého vzduchu na hladině moře bude následující:

Tabulka č. 1

Složení suchého vzduchu o teplotě 0 0 C a

tlak 760 mm Hg. Umění.

Složení zemské atmosféry zůstává konstantní na zemi, nad mořem, ve městech i na venkově. S výškou se také nemění. Je třeba připomenout, že mluvíme o procentech složek vzduchu v různých nadmořských výškách. Totéž se však nedá říci o hmotnostní koncentraci plynů. Jak stoupáte vzhůru, hustota vzduchu klesá a počet molekul obsažených v jednotce prostoru také klesá. V důsledku toho klesá hmotnostní koncentrace plynu a jeho parciální tlak.

Zastavme se u vlastností jednotlivých složek vzduchu.

Hlavní složkou atmosféry je dusík. Dusík je inertní plyn. Nepodporuje dýchání ani spalování. V dusíkové atmosféře je život nemožný.

Dusík hraje důležitou biologickou roli. Dusík ve vzduchu pohlcují určité druhy bakterií a řas, které z něj tvoří organické sloučeniny.

Vlivem atmosférické elektřiny vzniká malé množství dusíkatých iontů, které se srážkami vyplavují z atmosféry a obohacují půdu o soli kyseliny dusité a dusičné. Soli kyseliny dusité se vlivem půdních bakterií přeměňují na dusitany. Dusitany a amonné soli jsou rostlinami absorbovány a slouží k syntéze bílkovin.

Provádí se tak přeměna inertního atmosférického dusíku na živou hmotu organického světa.

Kvůli nedostatku dusíkatých hnojiv přírodního původu se je lidstvo naučilo získávat uměle. Vznikl a rozvíjí se průmysl dusíkatých hnojiv, který zpracovává vzdušný dusík na amoniak a dusíkatá hnojiva.

Biologický význam dusíku se neomezuje pouze na jeho účast v koloběhu dusíkatých látek. Hraje důležitou roli jako ředidlo vzdušného kyslíku, protože v čistém kyslíku je život nemožný.

Zvýšení obsahu dusíku ve vzduchu způsobuje hypoxii a asfyxii v důsledku poklesu parciálního tlaku kyslíku.

Jak se parciální tlak zvyšuje, dusík vykazuje narkotické vlastnosti. V podmínkách otevřené atmosféry se však narkotický účinek dusíku neprojevuje, protože kolísání jeho koncentrace je nevýznamné.

Nejdůležitější složkou atmosféry je plyn kyslík (O 2 ) .

Kyslík se v naší sluneční soustavě nachází ve volném stavu pouze na Zemi.

Bylo učiněno mnoho předpokladů ohledně evoluce (vývoje) pozemského kyslíku. Nejpřijímanějším vysvětlením je, že naprostá většina kyslíku v moderní atmosféře byla produkována fotosyntézou v biosféře; a pouze počáteční, malé množství kyslíku se vytvořilo jako výsledek fotosyntézy vody.

Biologická role kyslíku je mimořádně velká. Bez kyslíku je život nemožný. Atmosféra Země obsahuje 1,18  10 15 tun kyslíku.

V přírodě neustále probíhají procesy spotřeby kyslíku: dýchání lidí a zvířat, procesy spalování, oxidace. Zároveň nepřetržitě probíhají procesy obnovy obsahu kyslíku ve vzduchu (fotosyntéza). Rostliny absorbují oxid uhličitý, rozkládají ho, metabolizují uhlík a uvolňují kyslík do atmosféry. Rostliny vypouštějí do atmosféry 0,5  10 5 milionů tun kyslíku. To stačí k pokrytí přirozené ztráty kyslíku. Proto je jeho obsah ve vzduchu konstantní a činí 20,95 %.

Nepřetržité proudění vzduchových hmot promíchává troposféru, proto není ve městech a na venkově rozdíl v obsahu kyslíku. Koncentrace kyslíku kolísá v rozmezí několika desetin procenta. To je jedno. V hlubokých dírách, studnách a jeskyních však může obsah kyslíku klesnout, takže sestup do nich je nebezpečný.

Když parciální tlak kyslíku klesá u lidí a zvířat, pozorují se jevy kyslíkového hladovění. Při stoupání nad hladinu moře dochází k významným změnám parciálního tlaku kyslíku. Jevy nedostatku kyslíku lze pozorovat při horolezectví (horolezectví, turistika) a při cestování letadlem. Lezení do nadmořské výšky 3000 m může způsobit nadmořskou výšku nebo horskou nemoc.

Při dlouhodobém pobytu ve vysokých horách si lidé zvykají na nedostatek kyslíku a dochází k aklimatizaci.

Vysoký parciální tlak kyslíku je pro člověka nepříznivý. Při parciálním tlaku větším než 600 mm se vitální kapacita plic snižuje. Inhalace čistého kyslíku (parciální tlak 760 mm) způsobuje plicní edém, zápal plic a křeče.

V přirozených podmínkách není ve vzduchu zvýšený obsah kyslíku.

Ozón je nedílnou součástí atmosféry. Jeho hmotnost je 3,5 miliardy tun. Obsah ozonu v atmosféře se mění v závislosti na ročním období: je vysoký na jaře a nízký na podzim. Obsah ozonu závisí na zeměpisné šířce oblasti: čím blíže k rovníku, tím je nižší. Koncentrace ozonu má denní kolísání: svého maxima dosahuje v poledne.

Koncentrace ozonu je v nadmořské výšce rozložena nerovnoměrně. Jeho nejvyšší obsah je pozorován v nadmořské výšce 20-30 km.

Ozon se ve stratosféře neustále vytváří. Pod vlivem ultrafialového záření ze slunce se molekuly kyslíku disociují (rozpadají) za vzniku atomárního kyslíku. Atomy kyslíku se rekombinují (slučují) s molekulami kyslíku a tvoří ozón (O3). Ve výškách nad a pod 20-30 km se zpomalují procesy fotosyntézy (tvorby) ozonu.

Přítomnost ozonové vrstvy v atmosféře má velký význam pro existenci života na Zemi.

Ozon blokuje krátkovlnnou část spektra slunečního záření a nepropouští vlny kratší než 290 nm (nanometrů). Bez ozónu by byl život na Zemi nemožný kvůli ničivému účinku krátkodobého ultrafialového záření na všechno živé.

Ozón také pohlcuje infračervené záření o vlnové délce 9,5 mikronů (mikronů). Díky tomu ozón zadržuje asi 20 procent zemského tepelného záření a snižuje tak jeho tepelné ztráty. Bez ozónu by byla absolutní teplota Země o 7 0 nižší.

Ozón se do spodní vrstvy atmosféry – troposféry – dostává ze stratosféry v důsledku míšení vzduchových mas. Při slabém promíchávání koncentrace ozonu na zemském povrchu klesá. Nárůst ozonu ve vzduchu je pozorován během bouřky v důsledku výbojů atmosférické elektřiny a zvýšení turbulence (promíchání) atmosféry.

Výrazné zvýšení koncentrace ozonu v ovzduší je přitom důsledkem fotochemické oxidace organických látek, které se dostávají do atmosféry s výfukovými plyny vozidel a průmyslovými emisemi. Ozon je toxická látka. Ozón působí dráždivě na sliznice očí, nosu a krku v koncentraci 0,2-1 mg/m3.

Oxid uhličitý (CO 2 ) je přítomen v atmosféře v koncentraci 0,03 %. Jeho celkové množství je 2330 miliard tun. Velké množství oxidu uhličitého se nachází rozpuštěné ve vodě moří a oceánů. Ve vázané formě je součástí dolomitů a vápenců.

Atmosféra je neustále doplňována oxidem uhličitým v důsledku životně důležitých procesů živých organismů, procesů spalování, rozkladu a fermentace. Člověk za den vypustí 580 litrů oxidu uhličitého. Při rozkladu vápence se uvolňuje velké množství oxidu uhličitého.

Navzdory přítomnosti četných zdrojů tvorby nedochází ve vzduchu k žádné významné akumulaci oxidu uhličitého. Oxid uhličitý je rostlinami během procesu fotosyntézy neustále asimilován (absorbován).

Kromě rostlin regulují obsah oxidu uhličitého v atmosféře i moře a oceány. Když parciální tlak oxidu uhličitého ve vzduchu vzroste, rozpustí se ve vodě a při poklesu se uvolní do atmosféry.

V povrchové atmosféře dochází k mírným výkyvům koncentrace oxidu uhličitého: nad oceánem je nižší než nad pevninou; vyšší v lese než na poli; vyšší ve městech než mimo město.

Oxid uhličitý hraje velkou roli v životě zvířat i lidí. Stimuluje dechové centrum.

V atmosférickém vzduchu je určité množství inertní plyny: argon, neon, helium, krypton a xenon. Tyto plyny patří do nulové skupiny periodické tabulky, nereagují s jinými prvky a jsou inertní v chemickém smyslu.

Inertní plyny jsou narkotické. Jejich narkotické vlastnosti se projevují při vysokém barometrickém tlaku. V otevřené atmosféře se narkotické vlastnosti inertních plynů nemohou projevit.

Kromě složek atmosféry obsahuje různé nečistoty přírodního původu a znečištění vnesené v důsledku lidské činnosti.

Nečistoty, které jsou přítomny ve vzduchu jiné než jeho přirozené chemické složení, se nazývají znečištění atmosféry.

Znečištění atmosféry se dělí na přirozené a umělé.

Přirozené znečištění zahrnuje nečistoty vstupující do ovzduší v důsledku samovolných přírodních procesů (rostlinný a půdní prach, sopečné erupce, kosmický prach).

Umělé znečištění atmosféry vzniká v důsledku lidské výrobní činnosti.

Umělé zdroje znečištění ovzduší se dělí do 4 skupin:

doprava;

průmysl;

tepelná energetika;

pálení odpadků.

Podívejme se na jejich stručnou charakteristiku.

Současný stav je charakteristický tím, že objem emisí ze silniční dopravy převyšuje objem emisí z průmyslových podniků.

Jedno auto vypustí do ovzduší více než 200 chemických sloučenin. Každý vůz spotřebuje v průměru 2 tuny paliva a 30 tun vzduchu ročně a vypustí 700 kg oxidu uhelnatého (CO), 230 kg nespálených uhlovodíků, 40 kg oxidů dusíku (NO 2) a 2–5 kg ​pevných látek do atmosféry.

Moderní město je přesyceno jinými druhy dopravy: železnicí, vodní a leteckou. Celkové množství emisí do životního prostředí ze všech druhů dopravy má tendenci neustále narůstat.

Průmyslové podniky jsou v míře poškození životního prostředí na druhém místě po dopravě.

Nejintenzivnějšími znečišťovateli ovzduší jsou podniky hutnictví železa a neželezných kovů, petrochemický a koksochemický průmysl a podniky vyrábějící stavební materiály. Vypouštějí do atmosféry desítky tun sazí, prachu, kovů a jejich sloučenin (měď, zinek, olovo, nikl, cín atd.).

Kovy, které vstupují do atmosféry, znečišťují půdu, hromadí se v ní a pronikají do vody nádrží.

V oblastech, kde se nacházejí průmyslové podniky, je obyvatelstvo ohroženo nepříznivými vlivy znečištění ovzduší.

Kromě pevných částic vypouští průmysl do ovzduší různé plyny: anhydrid kyseliny sírové, oxid uhelnatý, oxidy dusíku, sirovodík, uhlovodíky a radioaktivní plyny.

Znečišťující látky mohou zůstat v životním prostředí po dlouhou dobu a mít škodlivý vliv na lidský organismus.

Například uhlovodíky zůstávají v životním prostředí až 16 let a aktivně se podílejí na fotochemických procesech v atmosférickém vzduchu za vzniku toxických mlh.

Masivní znečištění ovzduší je pozorováno při spalování pevných a kapalných paliv v tepelných elektrárnách. Jsou hlavními zdroji znečištění ovzduší oxidy síry a dusíku, oxidem uhelnatým, sazemi a prachem. Tyto zdroje se vyznačují masivním znečištěním ovzduší.

V současné době je známo mnoho faktů o nepříznivých dopadech znečištění atmosféry na lidské zdraví.

Znečištění atmosféry má akutní i chronické účinky na lidský organismus.

Příkladem akutního dopadu znečištění atmosféry na veřejné zdraví jsou toxické mlhy. Za nepříznivých meteorologických podmínek se zvýšily koncentrace toxických látek v ovzduší.

První toxická mlha byla zaznamenána v Belgii v roce 1930. Několik stovek lidí bylo zraněno a 60 lidí zemřelo. Následně se podobné případy opakovaly: v roce 1948 v americkém městě Donora. Postiženo bylo 6000 lidí. V roce 1952 zemřelo na Velkou londýnskou mlhu 4000 lidí. V roce 1962 zemřelo ze stejného důvodu 750 Londýňanů. V roce 1970 trpělo smogem nad japonským hlavním městem (Tokiem) 10 tisíc lidí a v roce 1971 – 28 tisíc.

Rozbory výzkumných materiálů domácích i zahraničních autorů kromě uvedených katastrof upozorňují na nárůst obecné nemocnosti obyvatelstva znečištěním ovzduší.

Studie provedené v tomto ohledu nám umožňují dospět k závěru, že v důsledku vystavení znečištění ovzduší v průmyslových centrech dochází ke zvýšení:

celková úmrtnost na kardiovaskulární a respirační onemocnění;

akutní nespecifická nemocnost horních cest dýchacích;

chronická bronchitida;

bronchiální astma;

emfyzém;

rakovinu plic;

snížená délka života a tvůrčí činnost.

V současné době navíc matematická analýza odhalila statisticky významnou korelaci mezi mírou výskytu onemocnění krve, trávicích orgánů, kožních onemocnění a úrovně znečištění ovzduší.

Dýchací orgány, trávicí systém a kůže jsou „vstupními branami“ toxických látek a slouží jako cíle pro jejich přímé i nepřímé působení.

Vliv znečištění ovzduší na životní podmínky je považován za nepřímý (nepřímý) dopad znečištění ovzduší na veřejné zdraví.

Zahrnuje:

snížení celkového osvětlení;

snížení ultrafialového záření ze slunce;

změny klimatických podmínek;

zhoršení životních podmínek;

negativní dopad na zelené plochy;

negativní dopad na zvířata.

Látky znečišťující ovzduší způsobují velké škody na budovách, konstrukcích a stavebních materiálech.

Celkové ekonomické náklady, které pro Spojené státy představují látky znečišťující ovzduší, včetně jejich dopadu na lidské zdraví, stavební materiály, kovy, tkaniny, kůži, papír, barvy, pryž a další materiály, jsou 15–20 miliard dolarů ročně.

Vše výše uvedené nasvědčuje tomu, že ochrana ovzduší před znečištěním je mimořádně důležitým problémem a předmětem velké pozornosti odborníků ve všech zemích světa.

Veškerá opatření k ochraně atmosférického vzduchu je nutné provádět komplexně v několika oblastech:

Legislativní opatření. Jedná se o zákony přijaté vládou dané země zaměřené na ochranu ovzduší;

Racionální umístění průmyslových a obytných oblastí;

Technologická opatření zaměřená na snižování emisí do ovzduší;

Hygienická opatření;

Vývoj hygienických norem pro atmosférický vzduch;

Sledování čistoty atmosférického vzduchu;

Kontrola nad prací průmyslových podniků;

Zlepšení osídlených oblastí, terénní úpravy, zavlažování, vytváření ochranných mezer mezi průmyslovými podniky a obytnými soubory.

Kromě vyjmenovaných opatření vnitřního státního plánu jsou v současné době zpracovávány a široce realizovány mezistátní programy ochrany atmosférického ovzduší.

Problém ochrany ovzduší je řešen v řadě mezinárodních organizací - WHO, OSN, UNESCO a dalších.

Atmosféra(z řeckého atmos - pára a spharia - koule) - vzduchový obal Země, rotující s ním. Vývoj atmosféry úzce souvisel s geologickými a geochemickými procesy probíhajícími na naší planetě a také s činností živých organismů.

Spodní hranice atmosféry se shoduje s povrchem Země, protože vzduch proniká do nejmenších pórů v půdě a rozpouští se i ve vodě.

Horní hranice ve výšce 2000-3000 km postupně přechází do kosmického prostoru.

Díky atmosféře, která obsahuje kyslík, je možný život na Zemi. Atmosférický kyslík se používá při dýchání lidí, zvířat a rostlin.

Kdyby neexistovala atmosféra, Země by byla tichá jako Měsíc. Koneckonců, zvuk je vibrace částic vzduchu. Modrá barva oblohy se vysvětluje tím, že sluneční paprsky procházející atmosférou, jako přes čočku, se rozkládají na své jednotlivé barvy. V tomto případě jsou nejvíce rozptýleny paprsky modré a modré barvy.

Atmosféra zachycuje většinu slunečního ultrafialového záření, které má škodlivý vliv na živé organismy. Také zadržuje teplo v blízkosti zemského povrchu, čímž zabraňuje ochlazení naší planety.

Struktura atmosféry

V atmosféře lze rozlišit několik vrstev lišících se hustotou (obr. 1).

Troposféra

Troposféra- nejnižší vrstva atmosféry, jejíž tloušťka nad póly je 8-10 km, v mírných zeměpisných šířkách - 10-12 km a nad rovníkem - 16-18 km.

Rýže. 1. Struktura zemské atmosféry

Vzduch v troposféře je ohříván zemským povrchem, tedy pevninou a vodou. Proto teplota vzduchu v této vrstvě klesá s výškou v průměru o 0,6 °C na každých 100 m. Na horní hranici troposféry dosahuje -55 °C. Přitom v oblasti rovníku na horní hranici troposféry je teplota vzduchu -70 °C a v oblasti severního pólu -65 °C.

Asi 80 % hmoty atmosféry je soustředěno v troposféře, téměř veškerá vodní pára se nachází, vyskytují se bouřky, bouřky, oblačnost a srážky, dochází k vertikálnímu (konvekci) a horizontálnímu (vítr) pohybu vzduchu.

Dá se říci, že počasí se tvoří hlavně v troposféře.

Stratosféra

Stratosféra- vrstva atmosféry nacházející se nad troposférou ve výšce 8 až 50 km. Barva oblohy se v této vrstvě jeví jako fialová, což se vysvětluje řídkým vzduchem, díky kterému se sluneční paprsky téměř nerozptýlí.

Stratosféra obsahuje 20 % hmoty atmosféry. Vzduch v této vrstvě je řídký, prakticky zde není žádná vodní pára, a proto se netvoří téměř žádná oblačnost a srážky. Ve stratosféře jsou však pozorovány stabilní vzdušné proudy, jejichž rychlost dosahuje 300 km/h.

Tato vrstva se koncentruje ozón(ozonová clona, ​​ozonosféra), vrstva, která pohlcuje ultrafialové paprsky, brání jim v přístupu na Zemi a chrání tak živé organismy na naší planetě. Díky ozonu se teplota vzduchu na horní hranici stratosféry pohybuje od -50 do 4-55 °C.

Mezi mezosférou a stratosférou se nachází přechodová zóna – stratopauza.

Mezosféra

Mezosféra- vrstva atmosféry nacházející se ve výšce 50-80 km. Hustota vzduchu je zde 200krát menší než na povrchu Země. Barva oblohy v mezosféře se zdá černá a během dne jsou vidět hvězdy. Teplota vzduchu klesá na -75 (-90)°C.

Ve výšce 80 km začíná termosféra. Teplota vzduchu v této vrstvě prudce stoupá do výšky 250 m a poté se stává konstantní: ve výšce 150 km dosahuje 220-240 ° C; ve výšce 500-600 km přesahuje 1500 °C.

V mezosféře a termosféře se vlivem kosmického záření molekuly plynu rozpadají na nabité (ionizované) částice atomů, proto je tato část atmosféry tzv. ionosféra- vrstva velmi řídkého vzduchu, nacházející se ve výšce 50 až 1000 km, tvořená převážně ionizovanými atomy kyslíku, molekulami oxidů dusíku a volnými elektrony. Tato vrstva se vyznačuje vysokou elektrifikací a odrážejí se od ní dlouhé a střední rádiové vlny jako od zrcadla.

V ionosféře se objevují polární záře - záře zředěných plynů pod vlivem elektricky nabitých částic létajících od Slunce - a jsou pozorovány prudké výkyvy magnetického pole.

Exosféra

Exosféra- vnější vrstva atmosféry nacházející se nad 1000 km. Tato vrstva se také nazývá rozptylová koule, protože částice plynu se zde pohybují vysokou rychlostí a mohou být rozptýleny do vesmíru.

Atmosférické složení

Atmosféra je směs plynů skládající se z dusíku (78,08 %), kyslíku (20,95 %), oxidu uhličitého (0,03 %), argonu (0,93 %), malého množství helia, neonu, xenonu, kryptonu (0,01 %), ozon a další plyny, ale jejich obsah je zanedbatelný (tab. 1). Moderní složení zemského vzduchu vzniklo před více než sto miliony let, ale prudce zvýšená lidská výrobní aktivita přesto vedla k jeho změně. V současné době dochází ke zvýšení obsahu CO 2 přibližně o 10-12 %.

Plyny, které tvoří atmosféru, plní různé funkční role. Hlavní význam těchto plynů je však dán především tím, že velmi silně pohlcují energii záření, a tím mají významný vliv na teplotní režim zemského povrchu a atmosféry.

Tabulka 1. Chemické složení suchého atmosférického vzduchu v blízkosti zemského povrchu

Dusík, Nejběžnější plyn v atmosféře, je chemicky neaktivní.

Kyslík, na rozdíl od dusíku, je chemicky velmi aktivní prvek. Specifickou funkcí kyslíku je oxidace organické hmoty heterotrofních organismů, hornin a podoxidovaných plynů emitovaných do atmosféry vulkány. Bez kyslíku by nedocházelo k rozkladu mrtvé organické hmoty.

Role oxidu uhličitého v atmosféře je extrémně velká. Do atmosféry se dostává v důsledku spalovacích procesů, dýchání živých organismů a rozpadu a je především hlavním stavebním materiálem pro tvorbu organické hmoty při fotosyntéze. Velký význam má navíc schopnost oxidu uhličitého propouštět krátkovlnné sluneční záření a pohlcovat část tepelného dlouhovlnného záření, které bude vytvářet tzv. skleníkový efekt, o kterém bude řeč dále.

Atmosférické procesy, zejména tepelný režim stratosféry, jsou ovlivněny ozón. Tento plyn slouží jako přirozený absorbér ultrafialového záření ze slunce a absorpce slunečního záření vede k ohřevu vzduchu. Průměrné měsíční hodnoty celkového obsahu ozonu v atmosféře se pohybují v závislosti na zeměpisné šířce a roční době v rozmezí 0,23-0,52 cm (to je tloušťka ozonové vrstvy při přízemním tlaku a teplotě). Dochází k nárůstu obsahu ozonu od rovníku k pólům a ročnímu cyklu s minimem na podzim a maximem na jaře.

Charakteristickou vlastností atmosféry je, že obsah hlavních plynů (dusík, kyslík, argon) se mírně mění s nadmořskou výškou: ve výšce 65 km je v atmosféře obsah dusíku 86 %, kyslíku - 19, argonu - 0,91 , ve výšce 95 km - dusík 77, kyslík - 21,3, argon - 0,82%. Stálost složení atmosférického vzduchu vertikálně i horizontálně je udržována jeho mícháním.

Kromě plynů obsahuje vzduch vodní pára A pevné částice. Ty mohou mít přírodní i umělý (antropogenní) původ. Jedná se o pyl, drobné krystalky soli, silniční prach a aerosolové nečistoty. Když sluneční paprsky proniknou oknem, lze je vidět pouhým okem.

Zvláště mnoho částic je v ovzduší měst a velkých průmyslových center, kde se do aerosolů přidávají emise škodlivých plynů a jejich nečistot vznikajících při spalování paliva.

Koncentrace aerosolů v atmosféře určuje průhlednost vzduchu, která ovlivňuje sluneční záření dopadající na zemský povrch. Největší aerosoly jsou kondenzační jádra (z lat. kondenzace- zhutňování, zahušťování) - přispívají k přeměně vodní páry na vodní kapky.

Význam vodní páry je dán především tím, že zpožďuje dlouhovlnné tepelné záření zemského povrchu; představuje hlavní článek velkých a malých cyklů vlhkosti; zvyšuje teplotu vzduchu při kondenzaci vodních lůžek.

Množství vodní páry v atmosféře se mění v čase a prostoru. Koncentrace vodní páry na zemském povrchu se tedy pohybuje od 3 % v tropech do 2–10 (15) % v Antarktidě.

Průměrný obsah vodní páry ve vertikálním sloupci atmosféry v mírných zeměpisných šířkách je asi 1,6-1,7 cm (to je tloušťka vrstvy zkondenzované vodní páry). Informace o vodní páře v různých vrstvách atmosféry jsou protichůdné. Předpokládalo se například, že ve výškách od 20 do 30 km se specifická vlhkost silně zvyšuje s nadmořskou výškou. Následná měření však naznačují větší suchost stratosféry. Specifická vlhkost ve stratosféře zjevně málo závisí na nadmořské výšce a je 2-4 mg/kg.

Proměnlivost obsahu vodní páry v troposféře je dána interakcí procesů vypařování, kondenzace a horizontálního transportu. V důsledku kondenzace vodní páry se tvoří mraky a padají srážky v podobě deště, krupobití a sněhu.

Procesy fázových přechodů vody probíhají převážně v troposféře, proto jsou oblaka ve stratosféře (ve výškách 20-30 km) a mezosféře (v blízkosti mezopauzy), nazývaná perleťová a stříbřitá, pozorována poměrně zřídka, zatímco troposférická oblaka často pokrývají asi 50 % celého zemského povrchu.

Množství vodní páry, které může být obsaženo ve vzduchu, závisí na teplotě vzduchu.

1 m 3 vzduchu o teplotě -20 ° C může obsahovat nejvýše 1 g vody; při 0 °C - ne více než 5 g; při +10 °C - ne více než 9 g; při +30 °C - ne více než 30 g vody.

Závěr:Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více vodní páry může obsahovat.

Vzduch může být bohatý A nenasycené vodní pára. Pokud tedy při teplotě +30 °C 1 m 3 vzduchu obsahuje 15 g vodní páry, vzduch není nasycen vodní párou; pokud 30 g - nasycené.

Absolutní vlhkost- jedná se o množství vodní páry obsažené v 1 m 3 vzduchu. Vyjadřuje se v gramech. Pokud například řeknou „absolutní vlhkost je 15“, znamená to, že 1 mL obsahuje 15 g vodní páry.

Relativní vlhkost- jedná se o poměr (v procentech) skutečného obsahu vodní páry v 1 m 3 vzduchu k množství vodní páry, které může být obsaženo v 1 m L při dané teplotě. Pokud například rádio odvysílá zprávu o počasí, že relativní vlhkost je 70 %, znamená to, že vzduch obsahuje 70 % vodní páry, kterou při této teplotě dokáže pojmout.

Čím vyšší je relativní vlhkost, tzn. Čím blíže je vzduch stavu nasycení, tím pravděpodobnější jsou srážky.

Vždy vysoká (až 90%) relativní vlhkost vzduchu je pozorována v rovníkové zóně, protože teplota vzduchu zde zůstává po celý rok vysoká a dochází k velkému výparu z povrchu oceánů. Relativní vlhkost je také vysoká v polárních oblastech, ale protože při nízkých teplotách i malé množství vodní páry způsobí, že vzduch je nasycený nebo téměř nasycený. V mírných zeměpisných šířkách se relativní vlhkost mění s ročním obdobím – v zimě je vyšší, v létě nižší.

Relativní vlhkost vzduchu v pouštích je obzvláště nízká: 1 m 1 vzduchu tam obsahuje dvakrát až třikrát méně vodní páry, než je možné při dané teplotě.

K měření relativní vlhkosti se používá vlhkoměr (z řeckého hygros - mokro a meterco - měřím).

Když se ochladí, nasycený vzduch nemůže udržet stejné množství vodní páry, zhoustne (kondenzuje) a změní se na kapky mlhy. Mlhu lze pozorovat v létě za jasné, chladné noci.

Mraky- je to stejná mlha, pouze se nevytváří na zemském povrchu, ale v určité výšce. Jak vzduch stoupá, ochlazuje se a vodní pára v něm kondenzuje. Výsledné drobné kapičky vody tvoří mraky.

Tvoření oblačnosti také zahrnuje částice zavěšené v troposféře.

Oblaka mohou mít různé tvary, které závisí na podmínkách jejich vzniku (tab. 14).

Nejnižší a nejtěžší oblačnost je stratus. Nacházejí se ve výšce 2 km od zemského povrchu. Ve výšce 2 až 8 km lze pozorovat malebnější kupovité mraky. Nejvyšší a nejsvětlejší jsou cirry. Nacházejí se ve výšce 8 až 18 km nad zemským povrchem.

Atmosférická ochrana

Hlavním zdrojem jsou průmyslové podniky a automobily. Ve velkých městech je problém znečištění plynem na hlavních dopravních tazích velmi akutní. To je důvod, proč mnoho velkých měst po celém světě, včetně naší země, zavedlo environmentální kontrolu toxicity výfukových plynů vozidel. Podle odborníků může kouř a prach ve vzduchu snížit dodávku sluneční energie na zemský povrch na polovinu, což povede ke změně přírodních podmínek.

Plynné složení atmosférického vzduchu je jedním z nejdůležitějších ukazatelů stavu přírodního prostředí. Procento hlavních plynů na zemském povrchu je:

· dusík - 78,09 %,

· kyslík – 20,95 %,

· vodní pára – 1,6 %,

argon - 0,93 %,

· oxid uhličitý - 0,04 % (údaje jsou založeny na normálních podmínkách tº=25ºC, P=760 mm Hg).

Dusík– plyn, který je hlavní složkou vzduchu. Za normálního atmosférického tlaku a nízkých teplot je dusík inertní. K disociaci molekul dusíku a jejich rozkladu na atomární dusík dochází ve výškách nad 200 km.

Kyslík– produkované rostlinami během procesu fotosyntézy (přibližně 100 miliard tun ročně). Během chemické evoluce byl jednou z prvních velkých změn přechod z redukční atmosféry na oxidační, ve které se začaly vyvíjet biologické systémy, které charakterizují dnešní život na Zemi. Bylo zjištěno, že při snížení podílu kyslíku ve vzduchu na 16% se zastaví hlavní přirozené procesy - dýchání, hoření, rozklad.

Oxid uhličitý(oxid uhličitý) se dostává do ovzduší v důsledku procesů spalování paliva, dýchání, hnití a rozkladu organické hmoty. V atmosféře nedochází k žádné významné akumulaci oxidu uhličitého, protože je absorbován rostlinami během fotosyntézy.

Vzduch navíc vždy obsahuje: neon, helium, metan, krypton, oxidy dusíku, xenon, vodík. Tyto složky jsou však obsaženy v množství nepřesahujícím tisíciny procenta. Toto složení atmosférického vzduchu lze považovat za charakteristické pro moderní absolutně čistý vzduch. Nikdy však takový není.

Různé nečistoty vstupující do atmosférického vzduchu z různých přírodních i umělých zdrojů v různých částech Země s různou intenzitou v průběhu času tvoří jeho nestálé nečistoty, které lze běžně nazývat znečištění .

Mezi přírodní faktory znečištění patří :

A) mimozemské znečištění ovzduší kosmickým prachem a kosmickým zářením;

b) pozemské znečištění atmosféry během sopečných erupcí, zvětrávání hornin, prachové bouře, lesní požáry způsobené údery blesku a odstraňování mořských solí.

Přirozené znečištění atmosféry se obvykle dělí na kontinentální a mořské, stejně jako na anorganické a organické.

Jednou z trvale přítomných nečistot v atmosférickém vzduchu jsou suspendované částice. Mohou být minerální nebo organické, významnou část tvoří pyl a spory rostlin, spory hub a mikroorganismy. Prach je často tvořen drobnými částicemi půdy a kromě minerálů obsahuje určité množství organických látek.

S kouřem lesních požárů se do ovzduší dostávají částice sazí, tedy uhlík, a produkty nedokonalého spalování dřeva, tedy různé organické látky, včetně mnoha fenolických sloučenin s mutagenními a karcinogenními vlastnostmi.

Sopečný prach a popel obsahují určité množství rozpustných solí draslíku, vápníku, hořčíku a dalších látek důležitých pro minerální výživu rostlin. Oxidy síry, dusíku, uhlíku a chlóru vstupují do atmosféry se sopečnými plyny. Oxid uhličitý je součástí atmosférické zásoby uhlíku, oxidy dusíku a síry jsou deštěm rychle vyplavovány a dopadají na půdu ve formě slabě kyselých roztoků.

Atmosférický vzduch je v neustálé interakci a výměně látek s kamenným obalem Země – litosférou a vodním obalem – hydrosférou. Atmosféra hraje velmi důležitou roli v koloběhu látek, které určují život na naší planetě. Celý koloběh vody prochází atmosférou. Sopečný popel unášený větry obohacuje půdu o prvky minerální výživy pro rostliny. Oxid uhličitý uvolňovaný sopkami se dostává do atmosféry, je zahrnut do koloběhu uhlíku a je absorbován rostlinami.

Přírodní zdroje látek znečišťujících ovzduší vždy existovaly. Způsoby odstraňování různých nečistot ze vzduchu mohou být různé: padání prachu, vymývání srážkami, absorpce rostlinami nebo povrchem vody a další. Mezi vstupem nečistot do atmosféry a jejím samočištěním existuje přirozená rovnováha, v důsledku čehož lze u jakékoli látky obsažené v nečistotách uvádět přirozené limity jejího obsahu v ovzduší, které jsou tzv. pozadí.

Jak čerstvý je zimní vzduch dýchat. Jak snadné a příjemné je zhluboka dýchat v lese, u moře nebo na horách. Právě na takových místech se snažíme trávit víkendy nebo příští dovolenou. Ale procento vzduchu v nebeských koutech naší planety je stejné jako ve městech, kde ty a já žijeme. Tak co se děje? Proč necítíme stejnou čistotu vzduchu doma, daleko od našich vysněných lesů, hor a moří? Pojďme se bavit o složení vzduchu v procentech a jeho kvalitě.

21 % kyslíku (O2), 0,03 % oxidu uhličitého (CO2), zbytek tvoří 79 % dusík (N2) a malé množství nečistot.

Jak řekl jeden z mých učitelů: "Pes je zahrabaný v nečistotách." Faktem je, že za posledních 150 let se do atmosféry dostalo obrovské množství arsenu, kobaltu, křemíku, oxidů síry, dusíku, uhlíku a dalších zdraví škodlivých nečistot.

Je zřejmé, že koncentrace těchto znečišťujících látek v ovzduší venkovských oblastí je mnohem nižší než ve městech a obcích. A to především kvůli vozidlům, která svými výfuky zamlžují vše kolem. Míra znečištění vzácného ovzduší je dána především geografickými podmínkami.

Toto je procentuální složení vzduchu, přátelé. Evidentně by se měl člověk zamyslet nad jeho kvalitou a neznečišťovat ovzduší. Dále probereme některá zajímavá fakta.

Proč se v dusné místnosti cítí špatně?

Člověk vdechuje vzduch a vydechuje oxid uhličitý a ještě něco ve formě plynných látek – to nás učili ve škole. Tam jsme také studovali složení vzduchu. Vzpomeňte si na dobu, kdy se vám bez zjevné příčiny udělalo špatně v uzavřené místnosti (pokud k takovému případu došlo). proč myslíš? Měli byste pravdu, pokud byste předpokládali, že tato místnost nebyla dlouho větrána.

Cítili jste se špatně kvůli vysoké koncentraci stejných plynných látek, které jste spolu s lidmi kolem sebe vdechovali. Směs vydechovaná člověkem neobsahuje více než 16-18 procent kyslíku a 4-6 procent oxidu uhličitého. A to je 130-200krát více než ve vzduchu, který dýcháte.

Jsou tam i další špatné sloučeniny. Rada pravidelně větrat své domovy a kanceláře by vám tedy neměla připadat nevhodná. Budete zdravější. Od té doby zodpovídá za jejich čistotu a pořádek.

Přirozené čištění vzduchu

Asfalt ulic v létě zametáme a stříkáme vodou, abychom nedýchali jemné prachové částice. Ale v zimě je složení vzduchu čistší, už jen proto, že právě tento prach a špína visí pod závějemi sněhu.

Stromy, vysazované tak intenzivně v obydlených oblastech, fungují jako filtry a čistí atmosféru od přebytečného oxidu uhličitého. Takže mění složení vzduchu v náš prospěch. Zelené rostliny jej absorbují a nasycují městský vzduch kyslíkem. Všichni ve stejných školách nás učili, že tento proces se nazývá fotosyntéza.

Jeden strom vyčistí 5 tisíc metrů krychlových vzduchu a malý park nás zbaví 200 tun prachu. To znamená, že čím více zeleně je na Zemi vysázeno, tím lepší je kvalita vzduchu, který dýcháme. Ne nadarmo se rostlinám říká plíce této planety.

Už jste někdy slyšeli o ionizaci? Vysoká koncentrace záporně nabitých částic (iontů) ve vzduchu má tedy blahodárný vliv na naše tělo. Horská přímořská letoviska a borové lesy jsou známé svým vysoce ionizovaným vzduchem.

Také, pokud máte to štěstí, že žijete poblíž vodopádu nebo rychle tekoucí horské řeky, pak vám ionty vzduchu dodají dobré zdraví.

Léčivé klima takových míst dělá své. Proto lidé žijící v těchto oblastech nebo v jejich blízkosti méně často onemocní a jsou pověstní svou dlouhověkostí. A ano, málem bych zapomněl, na požadovanou úroveň. Hlavně v zimě. Dýchejte lahodně, přátelé!

Nedávno jsem se začal učit anglicky a narazil jsem na jednu super službu. Zaregistrujte se na LinguaLeo, pokud chcete bez problémů komunikovat v angličtině. Velmi zajímavý a nestandardní přístup k učení.

Sdílejte článek na sociálních sítích a přihlaste se k odběru newsletteru mého blogu.

Denis Statsenko byl s vámi. Uvidíme se

Vzduch, který tvoří zemskou atmosféru, je směsí plynů. Suchý atmosférický vzduch obsahuje: kyslík 20,95 %, dusík 78,09 %, oxid uhličitý 0,03 %. Atmosférický vzduch navíc obsahuje argon, helium, neon, krypton, vodík, xenon a další plyny. Ozón, oxidy dusíku, jód, metan a vodní pára jsou přítomny v malém množství v atmosférickém vzduchu.

Kromě stálých složek atmosféry obsahuje různé škodliviny vnesené do atmosféry lidskou výrobní činností.

1. Důležitou složkou atmosférického vzduchu je kyslík , jehož množství v zemské atmosféře je 1,18 · 10 15 tun V důsledku nepřetržitých procesů jeho výměny v přírodě je udržován konstantní obsah kyslíku. Na jedné straně se kyslík spotřebovává při dýchání lidí a zvířat, vynakládá se na udržení spalovacích a oxidačních procesů, na druhé straně se dostává do atmosféry procesy fotosyntézy rostlin. Suchozemské rostliny a oceánský fytoplankton zcela obnovují přirozenou ztrátu kyslíku. Při poklesu parciálního tlaku kyslíku se může rozvinout jev kyslíkového hladovění, který je pozorován při stoupání do nadmořské výšky. Kritická úroveň je parciální tlak kyslíku pod 110 mmHg. Umění. Snížení parciálního tlaku kyslíku na 50-60 mmHg. Umění. obvykle neslučitelné se životem. Vlivem krátkovlnného UV záření o vlnové délce menší než 200 nm dochází k disociaci molekul kyslíku za vzniku atomárního kyslíku. Nově vytvořené atomy kyslíku se přidávají do vzorce neutrálního kyslíku a tvoří se ozón . Současně se vznikem ozónu dochází k jeho rozpadu. Obecný biologický význam ozonu je velký: pohlcuje krátkovlnné UV záření, které má škodlivý vliv na biologické objekty. Ozón zároveň pohlcuje infračervené záření vycházející ze Země, a tím zabraňuje nadměrnému ochlazování jejího povrchu. Koncentrace ozonu jsou v nadmořské výšce rozloženy nerovnoměrně. Jeho největší množství je pozorováno ve výšce 20-30 km od povrchu Země.

2. Dusík Z hlediska kvantitativního obsahu je nejvýznamnější složkou atmosférického vzduchu, patří mezi inertní plyny. V dusíkové atmosféře je život nemožný. Vzdušný dusík je absorbován určitými druhy půdních bakterií (bakterie fixující dusík) a také modrozelenými řasami; pod vlivem elektrických výbojů se mění na oxidy dusíku, které po srážkách obohacují půdu o soli kyselin dusných a dusičných. Pod vlivem půdních bakterií se soli kyseliny dusité přeměňují na soli kyseliny dusičné, které jsou zase absorbovány rostlinami a slouží k syntéze bílkovin. Spolu s absorpcí dusíku v přírodě se uvolňuje do atmosféry. Volný dusík vzniká při spalovacích procesech dřeva, uhlí a oleje; jeho malé množství vzniká při rozkladu organických sloučenin. V přírodě tak probíhá nepřetržitý koloběh, v jehož důsledku se atmosférický dusík přeměňuje na organické sloučeniny, obnovuje se a uvolňuje do atmosféry, poté je opět vázán biologickými objekty.

Dusík je nezbytný jako ředidlo kyslíku, protože dýchání čistého kyslíku vede k nevratným změnám v těle.

Zvýšený obsah dusíku ve vdechovaném vzduchu však přispívá ke vzniku hypoxie v důsledku poklesu parciálního tlaku kyslíku. Když se obsah dusíku ve vzduchu zvýší na 93 %, nastává smrt.

Mezi vzácné plyny vzduchu patří kromě dusíku argon, neon, helium, krypton a xenon. Chemicky jsou tyto plyny inertní, v tělních tekutinách se rozpouštějí v závislosti na parciálním tlaku, absolutní množství těchto plynů v krvi a tkáních těla je zanedbatelné.

3. Důležitou složkou atmosférického vzduchu je oxid uhličitý (oxid uhličitý, oxid uhličitý). V přírodě se oxid uhličitý nachází ve volném i vázaném stavu v množství 146 miliard tun, z toho pouze 1,8 % z jeho celkového množství je obsaženo v atmosférickém vzduchu. Převážná část (až 70 %) je v rozpuštěném stavu ve vodě moří a oceánů. Některé minerální sloučeniny, vápence a dolomity, obsahují asi 22 % z celkového množství oxidu a uhlíku. Zbytek pochází z flóry a fauny, uhlí, ropy a humusu.

V přirozených podmínkách probíhají nepřetržité procesy uvolňování a absorpce oxidu uhličitého. Do atmosféry se uvolňuje v důsledku dýchání lidí a zvířat, procesů spalování, hniloby a fermentace, při průmyslovém pražení vápence a dolomitu atd. Současně v přírodě probíhají procesy asimilace oxidu uhličitého, který je absorbován rostlinami během procesu fotosyntézy.

Oxid uhličitý hraje důležitou roli v životě zvířat a lidí, je fyziologickým stimulantem dýchacího centra.

Při vdechování velkých koncentrací oxidu uhličitého jsou v těle narušeny redoxní procesy. Když se jeho obsah ve vdechovaném vzduchu zvýší na 4 %, jsou pozorovány bolesti hlavy, tinnitus, bušení srdce a vzrušený stav; v 8 % nastává smrt.

Z hygienického hlediska je obsah oxidu uhličitého důležitým ukazatelem, podle kterého se posuzuje stupeň čistoty vzduchu v obytných a veřejných budovách. Jeho velké množství ve vzduchu uzavřených prostor ukazuje na hygienické problémy (přeplněnost, špatné větrání).

Za normálních podmínek, při přirozeném větrání místnosti a infiltraci venkovního vzduchu přes póry stavebních materiálů, nepřesahuje obsah oxidu uhličitého ve vzduchu obytných prostor 0,2 %. Když se jeho koncentrace v interiéru zvýší, může dojít ke zhoršení duševní pohody a snížení výkonnosti. Vysvětluje se to tím, že současně s nárůstem množství oxidu uhličitého v ovzduší obytných a veřejných budov se zhoršují další vlastnosti vzduchu: zvyšuje se jeho teplota a vlhkost, plynné produkty lidské činnosti, tzv. objevují se antropotoxiny (merkaptan, indol, sirovodík, amoniak).

Se zvýšením obsahu CO 2 v ovzduší a zhoršením meteorologických podmínek v obytných a veřejných budovách dochází ke změně ionizačního režimu ovzduší (zvýšení počtu těžkých iontů a snížení počtu lehkých iontů). ), což se vysvětluje absorpcí lehkých iontů při dýchání a kontaktu s kůží, jakož i příjmem těžkých iontů vydechovaným vzduchem.

Maximální přípustná koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu zdravotnických zařízení by měla být považována za 0,07%, ve vzduchu obytných a veřejných budov - 0,1%. Poslední hodnota je akceptována jako výpočtová při stanovení účinnosti větrání v obytných a veřejných budovách.

4. Atmosférický vzduch obsahuje kromě hlavních složek i plyny uvolňované v důsledku přírodních procesů probíhajících na povrchu Země a v atmosféře.

Vodík obsažené ve vzduchu v množství 0,00005 %. Vzniká ve vysokých vrstvách atmosféry fotochemickým rozkladem molekul vody na kyslík a vodík. Vodík nepodporuje dýchání ve volném stavu, není absorbován a není uvolňován biologickými objekty. Kromě vodíku obsahuje atmosférický vzduch malé množství metanu; Obvykle koncentrace metanu ve vzduchu nepřesahuje 0,00022 %. Metan se uvolňuje při anaerobním rozpadu organických sloučenin. Jako nedílná součást je součástí zemního plynu a plynu z ropných vrtů. Pokud vdechnete vzduch obsahující metan ve vysokých koncentracích, může dojít k úmrtí v důsledku asfyxie.

Jako produkt rozkladu organických látek se malá množství vyskytují v atmosférickém vzduchu amoniak. Jeho koncentrace závisí na stupni kontaminace daného území splaškovými a organickými emisemi. V zimě je díky zpomalení rozkladných procesů koncentrace amoniaku o něco nižší než v létě. Při anaerobních procesech rozkladu organických látek obsahujících síru dochází ke vzniku sirovodík, který již v malých koncentracích dodává vzduchu nepříjemný zápach. Jód a peroxid vodíku lze nalézt v malých koncentracích v atmosférickém vzduchu. Jód se do atmosférického vzduchu dostává díky přítomnosti drobných kapiček mořské vody a mořských řas. Díky interakci UV paprsků s molekulami vzduchu, peroxid vodíku; Spolu s ozonem přispívá k oxidaci organických látek v atmosféře.

V atmosférickém vzduchu jsou suspendované látky, které jsou zastoupeny prachem přírodního i umělého původu. Přírodní prach zahrnuje kosmický, vulkanický, pozemský, mořský prach a prach vznikající při lesních požárech.

Přírodní procesy hrají hlavní roli při zbavování atmosféry suspendovaných látek. samočistící, mezi nimiž má značný význam ředění znečištění konvekčními proudy vzduchu na zemském povrchu. Základním prvkem samočištění atmosféry je ztráta velkých částic prachu a sazí ze vzduchu (sedimentace). Jak stoupáte do výšky, množství prachu klesá; Ve výšce 7–8 km od zemského povrchu není žádný prach pozemského původu. Významný Atmosférické srážky hrají roli v samočistících procesech, zvyšují množství usazených sazí a prachu. Obsah prachu v atmosférickém vzduchu je ovlivněn meteorologickými podmínkami a rozptylem aerosolu. Hrubý prach s průměrem částic větším než 10 mikronů rychle vypadává, jemný prach s průměrem částic menším než 0,1 mikronu prakticky nevypadává a je suspendován.