Berbeda dengan planet panas dan dingin di tata surya kita, ada kondisi di planet Bumi yang memungkinkan kehidupan dalam beberapa bentuk. Salah satu kondisi utama adalah komposisi atmosfer, yang memberi semua makhluk hidup kesempatan untuk bernapas dengan bebas dan melindungi dari radiasi mematikan yang merajalela di luar angkasa.

Terbuat dari apakah atmosfer?

Atmosfer bumi terdiri dari banyak gas. Pada dasarnya yang menempati 77%. Gas, yang tanpanya kehidupan di Bumi tidak terpikirkan, menempati volume yang jauh lebih kecil, kandungan oksigen di udara adalah 21% dari total volume atmosfer. 2% terakhir adalah campuran berbagai gas, termasuk argon, helium, neon, kripton dan lain-lain.

Atmosfer bumi naik ke ketinggian 8.000 km. Udara yang dapat dihirup hanya ada di lapisan bawah atmosfer, di troposfer, yang mencapai 8 km di kutub, ke atas, dan 16 km di atas khatulistiwa. Dengan bertambahnya ketinggian, udara menjadi lebih tipis dan semakin banyak oksigen yang terkuras. Untuk mempertimbangkan kandungan oksigen di udara pada ketinggian yang berbeda, kami akan memberikan sebuah contoh. Di puncak Everest (ketinggian 8848 m), udara menahan gas ini 3 kali lebih sedikit daripada di atas permukaan laut. Oleh karena itu, penakluk puncak gunung yang tinggi - pendaki - hanya dapat mendaki ke puncaknya dengan topeng oksigen.

Oksigen adalah syarat utama untuk bertahan hidup di planet ini

Pada awal keberadaan Bumi, udara yang mengelilinginya tidak memiliki komposisi gas ini. Ini sangat cocok untuk kehidupan yang paling sederhana - molekul bersel tunggal yang mengapung di lautan. Mereka tidak membutuhkan oksigen. Prosesnya dimulai sekitar 2 juta tahun yang lalu, ketika organisme hidup pertama, sebagai hasil dari reaksi fotosintesis, mulai melepaskan dosis kecil gas ini yang diperoleh sebagai hasil dari reaksi kimia, pertama ke laut, kemudian ke atmosfer. Kehidupan berevolusi di planet ini dan mengambil berbagai bentuk, yang sebagian besar tidak bertahan hingga zaman kita. Beberapa organisme akhirnya beradaptasi dengan kehidupan dengan gas baru.

Mereka belajar menggunakan kekuatannya dengan aman di dalam sel, di mana ia bertindak sebagai pembangkit listrik, untuk mengekstrak energi dari makanan. Cara menggunakan oksigen ini disebut pernapasan, dan kami melakukannya setiap detik. Pernapasanlah yang memungkinkan munculnya organisme dan manusia yang lebih kompleks. Selama jutaan tahun, kandungan oksigen di udara telah melonjak ke tingkat saat ini - sekitar 21%. Akumulasi gas ini di atmosfer berkontribusi pada pembentukan lapisan ozon pada ketinggian 8-30 km dari permukaan bumi. Pada saat yang sama, planet ini menerima perlindungan dari efek berbahaya sinar ultraviolet. Evolusi lebih lanjut dari bentuk kehidupan di air dan di darat meningkat pesat sebagai akibat dari peningkatan fotosintesis.

kehidupan anaerobik

Meskipun beberapa organisme telah beradaptasi dengan meningkatnya tingkat gas yang dilepaskan, banyak bentuk kehidupan paling sederhana yang ada di Bumi telah menghilang. Organisme lain bertahan hidup dengan bersembunyi dari oksigen. Beberapa dari mereka saat ini hidup di akar kacang-kacangan, menggunakan nitrogen dari udara untuk membangun asam amino bagi tanaman. Botulisme organisme yang mematikan adalah "pengungsi" lain dari oksigen. Dia diam-diam bertahan dalam kemasan vakum dengan makanan kaleng.

Berapa tingkat oksigen yang optimal untuk kehidupan?

Bayi yang lahir prematur, yang paru-parunya belum sepenuhnya terbuka untuk bernapas, jatuh ke dalam inkubator khusus. Di dalamnya, kandungan oksigen di udara lebih tinggi berdasarkan volume, dan alih-alih 21% yang biasa, levelnya 30-40% diatur di sini. Balita dengan masalah pernapasan yang parah dikelilingi oleh udara dengan kadar oksigen 100% untuk mencegah kerusakan otak anak. Berada dalam keadaan seperti itu meningkatkan rezim oksigen jaringan yang berada dalam keadaan hipoksia, dan menormalkan fungsi vitalnya. Tetapi jumlah yang berlebihan di udara sama berbahayanya dengan kekurangannya. Terlalu banyak oksigen dalam darah anak dapat merusak pembuluh darah di mata dan menyebabkan kehilangan penglihatan. Ini menunjukkan dualitas sifat-sifat gas. Kita harus menghirupnya untuk hidup, tetapi kelebihannya terkadang bisa menjadi racun bagi tubuh.

Proses oksidasi

Ketika oksigen bergabung dengan hidrogen atau karbon, reaksi yang disebut oksidasi terjadi. Proses ini menyebabkan molekul organik yang menjadi dasar kehidupan membusuk. Dalam tubuh manusia, oksidasi berlangsung sebagai berikut. Sel darah merah mengumpulkan oksigen dari paru-paru dan membawanya ke seluruh tubuh. Ada proses penghancuran molekul-molekul makanan yang kita makan. Proses ini melepaskan energi, air dan karbon dioksida. Yang terakhir diekskresikan oleh sel-sel darah kembali ke paru-paru, dan kami menghembuskannya ke udara. Seseorang dapat mati lemas jika mereka dicegah bernapas selama lebih dari 5 menit.

Nafas

Perhatikan kandungan oksigen di udara yang kita hirup. Udara atmosfer yang masuk ke paru-paru dari luar ketika dihirup disebut dihirup, dan udara yang keluar melalui sistem pernapasan ketika dihembuskan disebut dihembuskan.

Ini adalah campuran udara yang mengisi alveoli dengan apa yang ada di saluran pernapasan. Komposisi kimia udara yang dihirup dan dihembuskan oleh orang sehat dalam kondisi alami praktis tidak berubah dan dinyatakan dalam jumlah seperti itu.

Oksigen merupakan penyusun utama udara bagi kehidupan. Perubahan jumlah gas ini di atmosfer kecil. Jika di laut kandungan oksigen di udara mengandung hingga 20,99%, maka bahkan di udara kota industri yang sangat tercemar sekalipun, kadarnya tidak turun di bawah 20,5%. Perubahan tersebut tidak mengungkapkan efek pada tubuh manusia. Gangguan fisiologis muncul ketika persentase oksigen di udara turun menjadi 16-17%. Pada saat yang sama, ada yang jelas yang mengarah pada penurunan tajam dalam aktivitas vital, dan dengan kandungan oksigen di udara 7-8%, hasil yang mematikan mungkin terjadi.

Suasana di era yang berbeda

Komposisi atmosfer selalu mempengaruhi evolusi. Pada waktu geologis yang berbeda, karena bencana alam, kenaikan atau penurunan tingkat oksigen diamati, dan ini menyebabkan perubahan dalam biosistem. Sekitar 300 juta tahun yang lalu, kandungannya di atmosfer naik menjadi 35%, sementara planet ini dihuni oleh serangga raksasa. Kepunahan makhluk hidup terbesar dalam sejarah Bumi terjadi sekitar 250 juta tahun yang lalu. Selama itu, lebih dari 90% penghuni lautan dan 75% penghuni daratan meninggal. Salah satu versi kepunahan massal mengatakan bahwa kandungan oksigen yang rendah di udara yang harus disalahkan. Jumlah gas ini telah turun menjadi 12% dan berada di atmosfer bawah hingga ketinggian 5.300 meter. Di zaman kita, kandungan oksigen di udara atmosfer mencapai 20,9%, 0,7% lebih rendah dari 800 ribu tahun yang lalu. Angka-angka ini dikonfirmasi oleh para ilmuwan di Universitas Princeton yang meneliti sampel es Greenland dan Atlantik yang terbentuk pada waktu itu. Air beku menyelamatkan gelembung udara, dan fakta ini membantu menghitung tingkat oksigen di atmosfer.

Berapa levelnya di udara?

Penyerapan aktifnya dari atmosfer dapat disebabkan oleh pergerakan gletser. Saat mereka menjauh, mereka mengungkapkan area luas lapisan organik yang mengonsumsi oksigen. Alasan lain mungkin karena pendinginan air lautan: bakterinya menyerap oksigen lebih aktif pada suhu rendah. Para peneliti berpendapat bahwa lompatan industri dan dengan itu pembakaran sejumlah besar bahan bakar tidak memiliki dampak khusus. Lautan di dunia telah mendingin selama 15 juta tahun, dan jumlah materi vital di atmosfer telah berkurang terlepas dari dampak manusia. Mungkin, beberapa proses alami sedang terjadi di Bumi, yang mengarah pada fakta bahwa konsumsi oksigen menjadi lebih tinggi daripada produksinya.

Dampak manusia pada komposisi atmosfer

Mari kita bicara tentang pengaruh manusia terhadap komposisi udara. Tingkat yang kita miliki saat ini sangat ideal untuk makhluk hidup, kandungan oksigen di udara adalah 21%. Keseimbangan karbon dioksida dan gas lainnya ditentukan oleh siklus hidup di alam: hewan menghembuskan karbon dioksida, tumbuhan menggunakannya dan melepaskan oksigen.

Tetapi tidak ada jaminan bahwa level ini akan selalu konstan. Jumlah karbon dioksida yang dilepaskan ke atmosfer meningkat. Hal ini disebabkan oleh penggunaan bahan bakar oleh manusia. Dan itu, seperti yang Anda tahu, terbentuk dari fosil asal organik dan karbon dioksida memasuki udara. Sementara itu, tanaman terbesar di planet kita, pohon, dihancurkan dengan kecepatan yang meningkat. Kilometer hutan menghilang dalam satu menit. Ini berarti bahwa sebagian oksigen di udara secara bertahap turun dan para ilmuwan sudah membunyikan alarm. Atmosfer bumi bukanlah dapur tanpa batas dan oksigen tidak masuk dari luar. Ini telah dikembangkan sepanjang waktu seiring dengan perkembangan Bumi. Harus selalu diingat bahwa gas ini dihasilkan oleh vegetasi dalam proses fotosintesis karena konsumsi karbon dioksida. Dan setiap pengurangan vegetasi yang signifikan dalam bentuk deforestasi pasti akan mengurangi masuknya oksigen ke atmosfer, sehingga mengganggu keseimbangannya.

Komponen utama udara atmosfer adalah oksigen (sekitar 21%), nitrogen (78%), karbon dioksida (0,03-0,04%), uap air, gas inert, ozon, hidrogen peroksida (sekitar 1%).

Oksigen merupakan bagian terpenting dari udara. Dengan partisipasi langsungnya, semua proses oksidatif dalam tubuh manusia dan hewan berlangsung. Saat istirahat, seseorang mengkonsumsi sekitar 350 ml oksigen per menit, dan selama pekerjaan fisik yang berat, jumlah oksigen yang dikonsumsi meningkat beberapa kali lipat.

Udara yang dihirup mengandung 20,7-20,9% oksigen, dan udara yang dihembuskan mengandung sekitar 15-16%. Dengan demikian, jaringan tubuh menyerap sekitar 1/4 oksigen yang ada dalam komposisi udara yang dihirup.

Di atmosfer, kandungan oksigen tidak berubah secara signifikan. Tumbuhan menyerap karbon dioksida dan memecahnya untuk menyerap karbon, sedangkan oksigen yang dilepaskan dilepaskan ke atmosfer. Sumber pembentukan oksigen juga merupakan dekomposisi fotokimia uap air di atmosfer atas di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dari matahari. Dalam memastikan komposisi udara atmosfer yang konstan, pencampuran aliran udara di lapisan bawah atmosfer juga penting. Pengecualian adalah kamar yang tertutup rapat, di mana, karena lama tinggal orang, kandungan oksigen dapat berkurang secara signifikan (kapal selam, tempat penampungan, kabin pesawat bertekanan, dll.).

Bagi tubuh, tekanan parsial * oksigen adalah penting, dan bukan kandungan absolutnya dalam udara yang dihirup. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa transisi oksigen dari udara alveolar ke darah dan dari darah ke cairan jaringan terjadi di bawah pengaruh perbedaan tekanan parsial. Tekanan parsial oksigen menurun dengan meningkatnya ketinggian di atas permukaan laut (Tabel 1).

Tabel 1. Tekanan parsial oksigen pada ketinggian yang berbeda

Yang sangat penting adalah penggunaan oksigen untuk pengobatan penyakit yang disertai dengan kelaparan oksigen (tenda oksigen, inhaler).

Karbon dioksida. Kandungan karbon dioksida di atmosfer cukup konstan. Keteguhan ini dijelaskan oleh sirkulasinya di alam. Terlepas dari kenyataan bahwa proses pembusukan dan aktivitas vital organisme disertai dengan pelepasan karbon dioksida, peningkatan yang signifikan dalam kandungannya di atmosfer tidak terjadi, karena karbon dioksida diserap oleh tanaman. Pada saat yang sama, karbon digunakan untuk membangun zat organik, dan oksigen memasuki atmosfer. Udara yang dihembuskan mengandung hingga 4,4% karbon dioksida.

Karbon dioksida adalah agen penyebab fisiologis pusat pernapasan, oleh karena itu, selama pernapasan buatan, ia ditambahkan dalam jumlah kecil ke udara. Dalam jumlah banyak dapat menimbulkan efek narkotik dan menyebabkan kematian.

Karbon dioksida juga memiliki arti higienis. Menurut isinya, kemurnian udara di tempat tinggal dan tempat umum (yaitu, tempat orang berada) dinilai. Ketika orang menumpuk di ruangan yang berventilasi buruk, bersamaan dengan akumulasi karbon dioksida di udara, kandungan produk kotoran manusia lainnya meningkat, suhu udara naik dan kelembabannya meningkat.

Telah ditetapkan bahwa jika kandungan karbon dioksida di udara dalam ruangan melebihi 0,07-0,1%, maka udara memperoleh bau yang tidak sedap dan dapat mengganggu keadaan fungsional tubuh.

Paralelisme perubahan sifat-sifat udara yang terdaftar di tempat tinggal dan peningkatan konsentrasi karbon dioksida, serta kesederhanaan menentukan isinya, memungkinkan untuk menggunakan indikator ini untuk penilaian higienis kualitas udara dan efisiensi ventilasi di tempat umum.

nitrogen dan gas lainnya. Nitrogen adalah komponen utama udara atmosfer. Di dalam tubuh, ia berada dalam keadaan terlarut dalam darah dan cairan jaringan, tetapi tidak mengambil bagian dalam reaksi kimia.

Saat ini, telah ditetapkan secara eksperimental bahwa, dalam kondisi tekanan tinggi, nitrogen udara menyebabkan gangguan koordinasi neuromuskular pada hewan, eksitasi berikutnya, dan keadaan narkotik. Peneliti mengamati fenomena serupa pada penyelam. Penggunaan campuran helium-oksigen untuk pernapasan penyelam memungkinkan untuk meningkatkan kedalaman turun hingga 200 m tanpa gejala keracunan yang nyata.

Selama pelepasan petir listrik dan di bawah pengaruh sinar ultraviolet matahari, sejumlah kecil gas lain terbentuk di udara. Nilai higienisnya relatif kecil.

* Tekanan parsial suatu gas dalam campuran gas adalah tekanan yang akan dihasilkan oleh suatu gas jika memenuhi seluruh volume campuran.

Anak-anak kecil sering bertanya kepada orang tua mereka apa itu udara dan biasanya terdiri dari apa. Namun tidak semua orang dewasa dapat menjawab dengan benar. Tentu saja, setiap orang mempelajari struktur udara di sekolah dalam studi alam, tetapi selama bertahun-tahun pengetahuan ini dapat dilupakan. Mari kita coba untuk mengisinya.

Apa itu Udara?

Udara adalah "zat" yang unik. Anda tidak bisa melihatnya, menyentuhnya, itu hambar. Itulah mengapa sangat sulit untuk memberikan definisi yang jelas tentang apa itu. Biasanya mereka hanya mengatakan - udara adalah apa yang kita hirup. Itu ada di sekitar kita, meskipun kita tidak menyadarinya sama sekali. Anda dapat merasakannya hanya ketika angin kencang bertiup atau bau yang tidak sedap muncul.

Apa yang terjadi jika udara menghilang? Tanpanya, tidak ada satu pun organisme hidup yang dapat hidup dan bekerja, yang berarti semua manusia dan hewan akan mati. Hal ini tidak dilewati untuk proses respirasi. Yang penting adalah seberapa bersih dan sehat udara yang dihirup setiap orang.

Di mana Anda dapat menemukan udara segar?

Udara yang paling berguna terletak:

• Di hutan, terutama pinus.
• Di pegunungan.
• Dekat laut.

Udara di tempat-tempat tersebut memiliki aroma yang menyenangkan dan memiliki khasiat yang bermanfaat bagi tubuh. Ini menjelaskan mengapa kamp kesehatan anak-anak dan berbagai sanatorium terletak di dekat hutan, di pegunungan atau di pantai laut.

Anda dapat menikmati udara segar hanya jauh dari kota. Karena alasan ini, banyak orang membeli pondok musim panas di luar desa. Beberapa pindah ke tempat tinggal sementara atau permanen di desa, membangun rumah di sana. Ini terutama berlaku untuk keluarga dengan anak kecil. Orang-orang pergi karena udara di kota sangat tercemar.

Masalah polusi udara segar

Di dunia modern, masalah pencemaran lingkungan sangat relevan. Pekerjaan pabrik modern, perusahaan, pembangkit listrik tenaga nuklir, mobil memiliki dampak negatif pada alam. Mereka memancarkan zat berbahaya ke atmosfer yang mencemari atmosfer. Oleh karena itu, seringkali masyarakat di perkotaan mengalami kekurangan udara segar yang sangat berbahaya.

Masalah serius adalah udara berat di dalam ruangan yang berventilasi buruk, terutama jika ada komputer dan peralatan lain di dalamnya. Berada di tempat seperti itu, seseorang dapat mulai mati lemas karena kekurangan udara, kepalanya sakit, kelemahan terjadi.

Menurut statistik yang dikumpulkan oleh Organisasi Kesehatan Dunia, sekitar 7 juta kematian manusia per tahun terkait dengan penyerapan udara yang tercemar di jalan dan di dalam ruangan.

Udara yang berbahaya dianggap sebagai salah satu penyebab utama penyakit mengerikan seperti kanker. Begitu kata organisasi yang terlibat dalam studi kanker.

Oleh karena itu, perlu dilakukan tindakan pencegahan.

Bagaimana cara mendapatkan udara segar?

Seseorang akan sehat jika dapat menghirup udara segar setiap hari. Jika tidak mungkin untuk pindah ke luar kota karena pekerjaan penting, kekurangan uang atau karena alasan lain, maka perlu untuk mencari jalan keluar dari situasi di tempat. Agar tubuh menerima norma udara segar yang diperlukan, aturan berikut harus diikuti:

1. Lebih sering berada di jalan, misalnya, berjalan di malam hari di taman, kebun.
2. Berjalan-jalan di hutan di akhir pekan.
3. Ventilasi terus-menerus di ruang tamu dan area kerja.
4. Tanam lebih banyak tanaman hijau, terutama di kantor-kantor yang memiliki komputer.
5. Dianjurkan untuk mengunjungi resor yang terletak di laut atau di pegunungan setahun sekali.

Gas apa yang terdiri dari udara?

Setiap hari, setiap detik, orang bernapas masuk dan keluar, sama sekali tanpa memikirkan udara. Orang-orang tidak bereaksi padanya dengan cara apa pun, terlepas dari kenyataan bahwa dia mengelilingi mereka di mana-mana. Meskipun tidak berbobot dan tidak terlihat oleh mata manusia, udara memiliki struktur yang agak rumit. Ini mencakup keterkaitan beberapa gas:

• Nitrogen.
• Oksigen.
• Argon.
• Karbon dioksida.
• Neon.
• metana.
• Helium.
• kripton.
• Hidrogen.
• Xenon.

Bagian utama dari udara adalah nitrogen , fraksi massanya adalah 78 persen. 21 persen dari totalnya adalah oksigen, gas paling esensial bagi kehidupan manusia. Persentase yang tersisa ditempati oleh gas dan uap air lain, dari mana awan terbentuk.

Mungkin timbul pertanyaan, mengapa oksigen sangat sedikit, hanya sedikit lebih dari 20%? Gas ini bersifat reaktif. Karena itu, dengan peningkatan bagiannya di atmosfer, kemungkinan kebakaran di dunia akan meningkat secara signifikan.

Terbuat dari apakah udara yang kita hirup?

Dua gas utama yang membentuk dasar udara yang kita hirup setiap hari adalah:

• Oksigen.
• Karbon dioksida.

Kami menghirup oksigen, kami menghembuskan karbon dioksida. Setiap siswa mengetahui informasi ini. Tapi dari mana oksigen berasal? Sumber utama produksi oksigen adalah tumbuhan hijau. Mereka juga konsumen karbon dioksida.

Dunia ini menarik. Dalam semua proses kehidupan yang sedang berlangsung, aturan menjaga keseimbangan dipatuhi. Jika sesuatu telah pergi dari suatu tempat, maka sesuatu telah datang ke suatu tempat. Begitu pula dengan udara. Ruang hijau menghasilkan oksigen yang dibutuhkan manusia untuk bernafas. Manusia mengambil oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida, yang pada gilirannya digunakan oleh tanaman. Berkat sistem interaksi ini, kehidupan ada di planet Bumi.

Mengetahui apa yang terdiri dari udara yang kita hirup dan berapa banyak yang tercemar di zaman modern, perlu untuk melindungi dunia tumbuhan di planet ini dan melakukan segala yang mungkin untuk meningkatkan perwakilan tanaman hijau.

Video tentang komposisi udara

Di halaman blog, kami berbicara banyak tentang berbagai bahan kimia dan campuran, tetapi kami belum memiliki cerita tentang salah satu zat kompleks yang paling penting - udara. Mari kita perbaiki ini dan bicara tentang udara. Pada artikel pertama: sedikit sejarah studi tentang udara, komposisi kimianya, dan fakta-fakta dasar tentangnya.

Sedikit sejarah studi tentang udara

Saat ini, udara dipahami sebagai campuran gas yang membentuk atmosfer planet kita. Tetapi ini tidak selalu terjadi: untuk waktu yang lama, para ilmuwan berpikir bahwa udara adalah zat sederhana, zat integral. Dan meskipun banyak ilmuwan mengungkapkan hipotesis tentang komposisi kompleks udara, hal-hal tidak melampaui dugaan sampai abad ke-18. Selain itu, udara juga diberi makna filosofis. Di Yunani kuno, udara dianggap sebagai salah satu elemen kosmik mendasar, bersama dengan tanah, api, tanah, dan air, yang membentuk segala sesuatu yang ada. Aristoteles menghubungkan udara dengan elemen cahaya sublunar, melambangkan kelembaban dan panas. Nietzsche dalam tulisannya menulis tentang udara sebagai simbol kebebasan, sebagai bentuk materi tertinggi dan paling halus, yang tidak ada penghalangnya.

Pada abad ke-17, terbukti bahwa udara adalah entitas material, zat yang sifat-sifatnya, seperti massa jenis dan berat, dapat diukur.

Pada abad ke-18, para ilmuwan melakukan reaksi udara dengan berbagai zat dalam wadah kimia tertutup. Jadi ditemukan bahwa sekitar seperlima dari volume udara diserap, dan bagian yang tersisa dari pembakaran dan pernapasan tidak didukung. Akibatnya, disimpulkan bahwa udara adalah zat yang kompleks, terdiri dari dua komponen, salah satunya, oksigen, mendukung pembakaran, dan yang kedua, nitrogen, "udara busuk", tidak mendukung pembakaran dan respirasi. Ini adalah bagaimana oksigen ditemukan. Beberapa saat kemudian, nitrogen murni diperoleh. Dan hanya pada akhir abad ke-19, argon, helium, kripton, xenon, radon dan neon, yang juga ada di udara, ditemukan.

Komposisi kimia

Udara terdiri dari campuran sekitar dua puluh tujuh gas yang berbeda. Sekitar 99% adalah campuran oksigen dan nitrogen. Sebagai bagian dari persentase yang tersisa: uap air, karbon dioksida, metana, hidrogen, ozon, gas inert (argon, xenon, neon, helium, kripton) dan lain-lain. Misalnya, hidrogen sulfida, karbon monoksida, yodium, nitrogen oksida, amonia sering dapat ditemukan di udara.

Diyakini bahwa udara bersih dalam kondisi normal mengandung 78,1% nitrogen dan 20,93% oksigen. Namun, tergantung pada lokasi geografis dan ketinggian di atas permukaan laut, komposisi udara dapat bervariasi.

Ada juga yang namanya udara tercemar, yaitu udara yang komposisinya berbeda dengan atmosfer alami karena adanya bahan pencemar. Zat-zat ini adalah:
. asal alami (gas dan debu vulkanik, garam laut, asap dan gas dari kebakaran alam, serbuk sari tanaman, debu dari erosi tanah, dll.).
. asal antropogenik - dihasilkan dari aktivitas manusia industri dan domestik (emisi karbon, belerang, senyawa nitrogen; batu bara dan debu lainnya dari perusahaan pertambangan dan industri; limbah pertanian, tempat pembuangan sampah industri dan domestik, tumpahan minyak yang tidak disengaja dan zat berbahaya lingkungan lainnya; gas buang kendaraan , dll.).

Properti

Udara atmosfer murni tidak memiliki warna dan bau, tidak terlihat, meskipun dapat dirasakan. Parameter fisik udara ditentukan oleh karakteristik berikut:

Massa;
. suhu;
. kepadatan;
. tekanan atmosfir;
. kelembaban;
. kapasitas panas;
. konduktivitas termal;
. viskositas.

Sebagian besar parameter udara bergantung pada suhunya, jadi ada banyak tabel parameter udara untuk berbagai suhu. Suhu udara diukur dengan termometer meteorologi, dan kelembaban diukur dengan higrometer.

Udara menunjukkan sifat pengoksidasi (karena kandungan oksigen yang tinggi), mendukung pembakaran dan respirasi; buruk menghantarkan panas, larut dengan baik dalam air. Kepadatannya menurun dengan meningkatnya suhu dan viskositasnya meningkat.

Pada artikel berikut, Anda akan mempelajari beberapa fakta menarik tentang udara dan aplikasinya.

KULIAH No. 3. Udara atmosfer.

Topik: Udara atmosfer, komposisi kimia dan fisiologisnya

pengertian komponen.

polusi atmosfer; dampaknya terhadap kesehatan masyarakat.

Rencana kuliah:

Komposisi kimia udara atmosfer.

Peran biologis dan signifikansi fisiologis dari konstituennya: nitrogen, oksigen, karbon dioksida, ozon, gas inert.

Konsep polusi atmosfer dan sumbernya.

Dampak pencemaran atmosfer terhadap kesehatan (dampak langsung).

Pengaruh pencemaran atmosfer terhadap kondisi kehidupan penduduk (dampak tidak langsung terhadap kesehatan).

Pertanyaan tentang perlindungan udara atmosfer dari polusi.

Selubung gas bumi disebut atmosfer. Berat total atmosfer bumi adalah 5,13 10 15 ton.

Udara yang membentuk atmosfer adalah campuran dari berbagai gas. Komposisi udara kering di permukaan laut adalah:

Tabel No. 1

Komposisi udara kering pada suhu 0 0 C dan

tekanan 760 mm Hg. Seni.

Komponen Komponen	Komposisi persentase berdasarkan volume	Konsentrasi dalam mg/m 3
Oksigen
Karbon dioksida
Dinitrogen oksida

Komposisi atmosfer bumi tetap konstan di atas daratan, di atas laut, di kota-kota dan di pedesaan. Itu juga tidak berubah dengan ketinggian. Harus diingat bahwa kita berbicara tentang persentase konstituen udara pada ketinggian yang berbeda. Namun, ini tidak dapat dikatakan tentang konsentrasi berat gas. Saat kita naik ke atas, kerapatan udara berkurang dan jumlah molekul yang terkandung dalam satu unit ruang juga berkurang. Akibatnya, konsentrasi berat gas dan tekanan parsialnya menurun.

Mari kita membahas karakteristik masing-masing komponen udara.

Komponen utama atmosfer adalah nitrogen. Nitrogen adalah gas inert. Itu tidak mendukung pernapasan dan pembakaran. Dalam atmosfer nitrogen, kehidupan tidak mungkin terjadi.

Nitrogen memainkan peran biologis yang penting. Nitrogen udara diserap oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang, yang membentuk senyawa organik darinya.

Di bawah pengaruh listrik atmosfer, sejumlah kecil ion nitrogen terbentuk, yang tersapu dari atmosfer dengan pengendapan dan memperkaya tanah dengan garam asam nitrat dan asam nitrat. Garam asam nitrat di bawah pengaruh bakteri tanah berubah menjadi nitrit. Nitrit dan garam amonia diserap oleh tanaman dan berfungsi untuk sintesis protein.

Dengan demikian, transformasi nitrogen inert atmosfer menjadi materi hidup dunia organik dilakukan.

Karena kurangnya pupuk nitrogen yang berasal dari alam, umat manusia telah belajar untuk mendapatkannya secara artifisial. Industri pupuk nitrogen telah dibuat dan sedang berkembang, yang memproses nitrogen atmosfer menjadi amonia dan pupuk nitrogen.

Signifikansi biologis nitrogen tidak terbatas pada partisipasinya dalam siklus zat nitrogen. Ini memainkan peran penting sebagai pengencer oksigen atmosfer, karena kehidupan tidak mungkin dalam oksigen murni.

Peningkatan kandungan nitrogen di udara menyebabkan hipoksia dan asfiksia akibat penurunan tekanan parsial oksigen.

Dengan peningkatan tekanan parsial, nitrogen menunjukkan sifat narkotika. Namun, di atmosfer terbuka, efek narkotika nitrogen tidak memanifestasikan dirinya, karena fluktuasi konsentrasinya tidak signifikan.

Komponen atmosfer yang paling penting adalah gas oksigen (O 2 ) .

Oksigen di tata surya kita dalam keadaan bebas hanya ditemukan di Bumi.

Banyak asumsi telah diajukan mengenai evolusi (perkembangan) oksigen terestrial. Penjelasan yang paling dapat diterima adalah bahwa sebagian besar oksigen di atmosfer modern berasal dari fotosintesis di biosfer; dan hanya sejumlah kecil oksigen yang terbentuk sebagai hasil fotosintesis air.

Peran biologis oksigen sangat tinggi. Hidup tidak mungkin tanpa oksigen. Atmosfer bumi mengandung 1,18 10 15 ton oksigen.

Di alam, proses konsumsi oksigen terus berlangsung: respirasi manusia dan hewan, proses pembakaran, oksidasi. Pada saat yang sama, proses pemulihan kandungan oksigen di udara (fotosintesis) terus berlangsung. Tumbuhan menyerap karbon dioksida, memecahnya, menyerap karbon, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Tumbuhan mengeluarkan 0,5 10 5 juta ton oksigen ke atmosfer. Ini cukup untuk menutupi hilangnya oksigen secara alami. Oleh karena itu, kandungannya di udara konstan dan berjumlah 20,95%.

Aliran massa udara yang terus menerus mencampur troposfer, itulah sebabnya tidak ada perbedaan kandungan oksigen di kota dan daerah pedesaan. Konsentrasi oksigen berfluktuasi dalam beberapa persepuluh persen. Tidak masalah. Namun, di lubang yang dalam, sumur, gua, kandungan oksigennya bisa turun, jadi turun ke dalamnya berbahaya.

Dengan penurunan tekanan parsial oksigen pada manusia dan hewan, fenomena kelaparan oksigen diamati. Perubahan signifikan dalam tekanan parsial oksigen terjadi ketika naik di atas permukaan laut. Fenomena kekurangan oksigen dapat diamati saat mendaki gunung (gunung, pariwisata), selama perjalanan udara. Mendaki ke ketinggian 3000m dapat menyebabkan penyakit ketinggian atau penyakit ketinggian.

Dengan tinggal lama di dataran tinggi, orang mengembangkan kecanduan kekurangan oksigen dan aklimatisasi terjadi.

Tekanan parsial oksigen yang tinggi tidak menguntungkan bagi manusia. Pada tekanan parsial lebih dari 600 mm, kapasitas vital paru-paru menurun. Menghirup oksigen murni (tekanan parsial 760 mm) menyebabkan edema paru, pneumonia, kejang.

Dalam kondisi alami, tidak ada peningkatan kandungan oksigen di udara.

Ozon merupakan bagian integral dari atmosfer. Massanya adalah 3,5 miliar ton. Kandungan ozon di atmosfer bervariasi menurut musim dalam setahun: di musim semi tinggi, di musim gugur rendah. Kandungan ozon tergantung pada garis lintang area: semakin dekat ke khatulistiwa, semakin rendah. Konsentrasi ozon memiliki variasi diurnal: mencapai maksimum pada siang hari.

Konsentrasi ozon tidak merata di sepanjang ketinggian. Konten tertinggi diamati pada ketinggian 20-30 km.

Ozon terus diproduksi di stratosfer. Di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dari matahari, molekul oksigen terdisosiasi (dipecah) untuk membentuk atom oksigen. Atom oksigen bergabung kembali (menggabungkan) dengan molekul oksigen dan membentuk ozon (O 3). Pada ketinggian di atas dan di bawah 20-30 km, proses fotosintesis (pembentukan) ozon melambat.

Kehadiran lapisan ozon di atmosfer sangat penting bagi keberadaan kehidupan di Bumi.

Ozon menunda bagian gelombang pendek dari spektrum radiasi matahari, tidak mentransmisikan gelombang yang lebih pendek dari 290 nm (nanometer). Tanpa ozon, kehidupan di bumi tidak mungkin terjadi, karena efek destruktif dari radiasi ultraviolet pendek pada semua makhluk hidup.

Ozon juga menyerap radiasi infra merah dengan panjang gelombang 9,5 mikron (mikron). Karena itu, ozon memerangkap sekitar 20 persen radiasi termal bumi, mengurangi hilangnya panasnya. Dengan tidak adanya ozon, suhu absolut Bumi akan lebih rendah sebesar 7 0 .

Di lapisan bawah atmosfer - troposfer, ozon dibawa dari stratosfer sebagai hasil pencampuran massa udara. Dengan pencampuran yang lemah, konsentrasi ozon di permukaan bumi berkurang. Peningkatan ozon di udara diamati selama badai petir sebagai akibat dari pelepasan listrik atmosfer dan peningkatan turbulensi (pencampuran) atmosfer.

Pada saat yang sama, peningkatan signifikan dalam konsentrasi ozon di udara adalah hasil dari oksidasi fotokimia zat organik yang masuk ke atmosfer dengan gas buang kendaraan dan emisi industri. Ozon merupakan salah satu zat beracun. Ozon memiliki efek iritasi pada selaput lendir mata, hidung, tenggorokan pada konsentrasi 0,2-1 mg/m 3 .

karbon dioksida (CO 2 ) ditemukan di atmosfer pada konsentrasi 0,03%. Jumlah totalnya adalah 2330 miliar ton. Sejumlah besar karbon dioksida ditemukan dalam bentuk terlarut di air laut dan samudera. Dalam bentuk terikat, itu adalah bagian dari dolomit dan batugamping.

Atmosfer secara konstan diisi kembali dengan karbon dioksida sebagai hasil dari proses vital organisme hidup, proses pembakaran, pembusukan, dan fermentasi. Seseorang mengeluarkan 580 liter karbon dioksida per hari. Sejumlah besar karbon dioksida dilepaskan selama dekomposisi batu kapur.

Meskipun ada banyak sumber pembentukan, tidak ada akumulasi karbon dioksida yang signifikan di udara. Karbon dioksida secara konstan diasimilasi (diasimilasi) oleh tanaman selama fotosintesis.

Selain tumbuhan, laut dan samudera merupakan pengatur karbon dioksida di atmosfer. Ketika tekanan parsial karbon dioksida di udara naik, ia larut dalam air, dan ketika berkurang, ia dilepaskan ke atmosfer.

Di atmosfer permukaan, fluktuasi kecil dalam konsentrasi karbon dioksida diamati: lebih rendah di atas lautan daripada di atas daratan; lebih tinggi di hutan daripada di lapangan; di kota lebih tinggi daripada di luar kota.

Karbon dioksida berperan penting dalam kehidupan hewan dan manusia. Ini merangsang pusat pernapasan.

Ada beberapa jumlah di udara gas inert: argon, neon, helium, kripton dan xenon. Gas-gas ini termasuk dalam kelompok nol dari tabel periodik, tidak bereaksi dengan unsur lain, dan inert dalam arti kimia.

Gas inert adalah narkotika. Sifat narkotika mereka dimanifestasikan pada tekanan barometrik yang tinggi. Di atmosfer terbuka, sifat narkotik dari gas inert tidak dapat muncul dengan sendirinya.

Selain bagian penyusun atmosfer, ia mengandung berbagai kotoran yang berasal dari alam dan polusi yang berasal dari aktivitas manusia.

Kotoran yang ada di udara selain komposisi kimia alaminya disebut polusi atmosfer.

Pencemaran atmosfer dibagi menjadi alami dan buatan.

Pencemaran alam meliputi pengotor yang masuk ke udara sebagai akibat proses alam (tanaman, debu tanah, letusan gunung berapi, debu kosmik).

Pencemaran atmosfer buatan terbentuk sebagai akibat dari kegiatan produksi manusia.

Sumber polusi buatan dibagi menjadi 4 kelompok:

mengangkut;

industri;

rekayasa tenaga termal;

pembakaran sampah.

Mari kita lihat deskripsi singkat mereka.

Situasi saat ini dicirikan oleh fakta bahwa volume emisi transportasi jalan melebihi volume emisi dari perusahaan industri.

Satu mobil melepaskan lebih dari 200 senyawa kimia ke udara. Setiap mobil mengkonsumsi rata-rata 2 ton bahan bakar dan 30 ton udara per tahun, dan mengeluarkan 700 kg karbon monoksida (CO), 230 kg hidrokarbon yang tidak terbakar, 40 kg nitrogen oksida (NO 2) dan 2-5 kg​ padatan ke atmosfer.

Kota modern dipenuhi dengan moda transportasi lain: kereta api, air, dan udara. Jumlah total emisi ke lingkungan dari semua moda transportasi cenderung terus meningkat.

Perusahaan industri adalah yang kedua setelah transportasi dalam hal kerusakan lingkungan.

Perusahaan metalurgi besi dan non-besi, industri petrokimia dan kimia kokas, serta perusahaan untuk produksi bahan bangunan paling banyak mencemari udara atmosfer. Mereka memancarkan puluhan ton jelaga, debu, logam dan senyawanya (tembaga, seng, timah, nikel, timah, dll.) ke atmosfer.

Memasuki atmosfer, logam mencemari tanah, menumpuk di dalamnya, menembus ke dalam air waduk.

Di daerah di mana perusahaan industri berada, penduduk berisiko terkena dampak buruk dari polusi atmosfer.

Selain partikel padat, industri mengeluarkan berbagai gas ke udara: anhidrida sulfat, karbon monoksida, nitrogen oksida, hidrogen sulfida, hidrokarbon, gas radioaktif.

Polutan dapat tinggal di lingkungan untuk waktu yang lama dan memiliki efek berbahaya pada tubuh manusia.

Misalnya, hidrokarbon tetap berada di lingkungan hingga 16 tahun, mengambil bagian aktif dalam proses fotokimia di udara atmosfer dengan pembentukan kabut beracun.

Polusi udara besar-besaran diamati selama pembakaran bahan bakar padat dan cair di pembangkit listrik termal. Mereka adalah sumber utama polusi udara dengan sulfur dan nitrogen oksida, karbon monoksida, jelaga dan debu. Sumber-sumber ini dicirikan oleh polusi udara yang masif.

Saat ini, banyak fakta yang diketahui tentang dampak buruk pencemaran atmosfer terhadap kesehatan manusia.

Polusi udara memiliki efek akut dan kronis pada tubuh manusia.

Contoh dampak akut polusi atmosfer terhadap kesehatan masyarakat adalah kabut beracun. Konsentrasi zat beracun di udara meningkat di bawah kondisi meteorologi yang tidak menguntungkan.

Kabut beracun pertama tercatat di Belgia pada tahun 1930. Beberapa ratus orang terluka, 60 orang meninggal. Selanjutnya, kasus serupa terulang: pada tahun 1948 di kota Amerika Donora. 6.000 orang terkena dampaknya. Pada tahun 1952, 4.000 orang meninggal karena Kabut Besar London. Pada tahun 1962, 750 warga London meninggal karena alasan yang sama. Pada tahun 1970, 10 ribu orang menderita kabut asap di ibu kota Jepang (Tokyo), pada tahun 1971 - 28 ribu.

Selain bencana yang tercantum di atas, analisis bahan penelitian oleh penulis dalam dan luar negeri menarik perhatian pada peningkatan morbiditas umum populasi akibat polusi atmosfer.

Studi yang dilakukan dalam rencana ini memungkinkan kami untuk menyimpulkan bahwa sebagai akibat dari dampak polusi atmosfer di pusat-pusat industri, terjadi peningkatan:

kematian secara keseluruhan dari penyakit kardiovaskular dan pernapasan;

morbiditas nonspesifik akut pada saluran pernapasan bagian atas;

bronkitis kronis;

asma bronkial;

empisema;

kanker paru-paru;

penurunan harapan hidup dan aktivitas kreatif.

Selain itu, saat ini, analisis matematis telah mengungkapkan korelasi yang signifikan secara statistik antara tingkat morbiditas penduduk dengan penyakit darah, organ pencernaan, penyakit kulit, dan tingkat polusi udara atmosfer.

Organ pernapasan, sistem pencernaan, dan kulit adalah "gerbang masuk" untuk zat beracun dan berfungsi sebagai target untuk tindakan langsung dan tidak langsung mereka.

Dampak polusi atmosfer pada kondisi kehidupan dianggap sebagai dampak tidak langsung (tidak langsung) dari polusi atmosfer terhadap kesehatan penduduk.

Itu termasuk:

penurunan penerangan umum;

pengurangan radiasi ultraviolet dari matahari;

perubahan kondisi iklim;

memburuknya kondisi kehidupan;

dampak negatif terhadap ruang terbuka hijau;

dampak negatif pada hewan.

Zat yang mencemari atmosfer menyebabkan kerusakan besar pada bangunan, struktur, bahan bangunan.

Total kerusakan ekonomi ke Amerika Serikat dari polutan udara, termasuk dampaknya terhadap kesehatan manusia, bahan bangunan, logam, kain, kulit, kertas, cat, karet dan bahan lainnya, adalah $15-20 miliar per tahun.

Semua hal di atas menunjukkan bahwa perlindungan udara atmosfer dari polusi adalah masalah yang sangat penting dan menjadi perhatian khusus para spesialis di semua negara di dunia.

Semua tindakan untuk perlindungan udara atmosfer harus dilakukan secara komprehensif di beberapa area:

Langkah-langkah legislatif. Ini adalah undang-undang yang diadopsi oleh pemerintah negara yang bertujuan untuk melindungi lingkungan udara;

Penempatan kawasan industri dan pemukiman yang rasional;

Langkah-langkah teknologi yang ditujukan untuk mengurangi emisi ke atmosfer;

Tindakan sanitasi;

Pengembangan standar higienis untuk udara atmosfer;

Kontrol atas kemurnian udara atmosfer;

Kontrol atas pekerjaan perusahaan industri;

Peningkatan area berpenduduk, lansekap, penyiraman, penciptaan celah pelindung antara perusahaan industri dan kompleks perumahan.

Selain langkah-langkah yang terdaftar dari rencana intranegara bagian, program antar negara bagian untuk perlindungan udara atmosfer saat ini sedang dikembangkan dan diimplementasikan secara luas.

Masalah perlindungan cekungan udara diselesaikan di sejumlah organisasi internasional - WHO, PBB, UNESCO, dan lainnya.