Spre deosebire de planetele calde și reci din sistemul nostru solar, există condiții pe planeta Pământ care permit viața într-o anumită formă. Una dintre condițiile principale este compoziția atmosferei, care oferă tuturor viețuitoarelor posibilitatea de a respira liber și protejează de radiațiile mortale care domnesc în spațiu.

Din ce este alcătuită atmosfera?

Atmosfera Pământului este formată din multe gaze. Practic care ocupă 77%. Gazul, fără de care viața pe Pământ este de neconceput, ocupă un volum mult mai mic, conținutul de oxigen din aer este de 21% din volumul total al atmosferei. Ultimul 2% este un amestec de diferite gaze, inclusiv argon, heliu, neon, cripton și altele.

Atmosfera Pământului se ridică la o înălțime de 8.000 km. Aerul respirabil există doar în stratul inferior al atmosferei, în troposferă, care ajunge la 8 km la poli, în sus, și la 16 km deasupra ecuatorului. Pe măsură ce altitudinea crește, aerul devine mai subțire și cu atât mai mult oxigen este epuizat. Pentru a lua în considerare conținutul de oxigen din aer la diferite înălțimi, vom da un exemplu. În vârful Everestului (altitudine 8848 m), aerul reține acest gaz de 3 ori mai puțin decât deasupra nivelului mării. Prin urmare, cuceritorii vârfurilor înalte de munte - alpiniștii - pot urca în vârful ei doar în măști de oxigen.

Oxigenul este principala condiție de supraviețuire pe planetă

La începutul existenței Pământului, aerul care îl înconjura nu avea acest gaz în compoziția sa. Acest lucru a fost destul de potrivit pentru viața celor mai simple - molecule unicelulare care pluteau în ocean. Nu aveau nevoie de oxigen. Procesul a început în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani, când primele organisme vii, ca urmare a reacției de fotosinteză, au început să elibereze mici doze din acest gaz obținut în urma reacțiilor chimice, mai întâi în ocean, apoi în atmosferă. Viața a evoluat pe planetă și a luat o varietate de forme, dintre care majoritatea nu au supraviețuit până în vremurile noastre. Unele organisme s-au adaptat în cele din urmă la viață cu noul gaz.

Ei au învățat să-și folosească puterea în siguranță în interiorul celulei, unde a acționat ca o centrală electrică, pentru a extrage energie din alimente. Acest mod de a folosi oxigenul se numește respirație și o facem în fiecare secundă. Respirația a făcut posibilă apariția unor organisme și oameni mai complexe. De-a lungul a milioane de ani, conținutul de oxigen din aer a crescut la nivelul actual - aproximativ 21%. Acumularea acestui gaz în atmosferă a contribuit la crearea stratului de ozon la o înălțime de 8-30 km de suprafața terestră. În același timp, planeta a primit protecție împotriva efectelor nocive ale razelor ultraviolete. Evoluția ulterioară a formelor de viață pe apă și pe uscat a crescut rapid ca urmare a creșterii fotosintezei.

viata anaeroba

Deși unele organisme s-au adaptat la nivelurile în creștere ale gazului eliberat, multe dintre cele mai simple forme de viață care au existat pe Pământ au dispărut. Alte organisme au supraviețuit ascunzându-se de oxigen. Unii dintre ei trăiesc astăzi în rădăcinile leguminoaselor, folosind azotul din aer pentru a construi aminoacizi pentru plante. Botulismul organismului mortal este un alt „refugiat” de la oxigen. El supraviețuiește în liniște în ambalaje în vid cu conserve.

Ce nivel de oxigen este optim pentru viață

Copiii născuți prematur, ai căror plămâni nu sunt încă deschiși complet pentru a respira, cad în incubatoare speciale. În ele, conținutul de oxigen din aer este mai mare în volum, iar în loc de 21% obișnuit, aici este stabilit nivelul său de 30-40%. Copiii mici cu probleme severe de respirație sunt înconjurați de aer cu niveluri de oxigen 100% pentru a preveni deteriorarea creierului copilului. Aflarea în astfel de circumstanțe îmbunătățește regimul de oxigen al țesuturilor aflate în stare de hipoxie și normalizează funcțiile lor vitale. Dar cantitatea sa excesivă în aer este la fel de periculoasă ca și lipsa acesteia. Prea mult oxigen în sângele unui copil poate deteriora vasele de sânge din ochi și poate provoca pierderea vederii. Aceasta arată dualitatea proprietăților gazului. Trebuie să o respirăm pentru a trăi, dar excesul său poate deveni uneori o otravă pentru organism.

Procesul de oxidare

Când oxigenul se combină cu hidrogenul sau carbonul, are loc o reacție numită oxidare. Acest proces face ca moleculele organice care stau la baza vieții să se descompună. În corpul uman, oxidarea se desfășoară după cum urmează. Celulele roșii colectează oxigenul din plămâni și îl transportă în tot corpul. Există un proces de distrugere a moleculelor alimentelor pe care le consumăm. Acest proces eliberează energie, apă și dioxid de carbon. Acesta din urmă este excretat de către celulele sanguine înapoi în plămâni și îl expirăm în aer. O persoană se poate sufoca dacă este împiedicată să respire mai mult de 5 minute.

Suflare

Luați în considerare conținutul de oxigen din aerul pe care îl respirăm. Aerul atmosferic care intră în plămâni din exterior când este inhalat se numește inhalat, iar aerul care iese prin sistemul respirator atunci când este expirat se numește expirat.

Este un amestec de aer care umplea alveolele cu ceea ce se află în tractul respirator. Compoziția chimică a aerului pe care o persoană sănătoasă o inspiră și expiră în condiții naturale practic nu se modifică și este exprimată în astfel de numere.

Oxigenul este principalul constituent al aerului pentru viață. Modificările cantității acestui gaz în atmosferă sunt mici. Dacă pe malul mării conținutul de oxigen din aer conține până la 20,99%, atunci chiar și în aerul foarte poluat al orașelor industriale, nivelul acestuia nu scade sub 20,5%. Astfel de modificări nu dezvăluie efecte asupra corpului uman. Tulburările fiziologice apar atunci când procentul de oxigen din aer scade la 16-17%. În același timp, există unul clar care duce la o scădere bruscă a activității vitale, iar cu un conținut de oxigen în aer de 7-8%, este posibil un rezultat letal.

Atmosferă în diferite epoci

Compoziția atmosferei a influențat întotdeauna evoluția. La diferite momente geologice, din cauza dezastrelor naturale, s-au observat creșteri sau scăderi ale nivelului de oxigen, iar acest lucru a determinat o schimbare a biosistemului. Cu aproximativ 300 de milioane de ani în urmă, conținutul său în atmosferă a crescut la 35%, în timp ce planeta era locuită de insecte gigantice. Cea mai mare extincție a ființelor vii din istoria Pământului a avut loc acum aproximativ 250 de milioane de ani. În timpul acesteia, au murit peste 90% dintre locuitorii oceanului și 75% dintre locuitorii pământului. O versiune a extincției în masă spune că de vină ar fi conținutul scăzut de oxigen din aer. Cantitatea acestui gaz a scăzut la 12% și se află în atmosfera inferioară până la o înălțime de 5300 de metri. În epoca noastră, conținutul de oxigen din aerul atmosferic ajunge la 20,9%, ceea ce este cu 0,7% mai mic decât acum 800 de mii de ani. Aceste cifre sunt confirmate de oamenii de știință de la Universitatea Princeton, care au examinat mostre de gheață din Groenlanda și Atlantic care s-a format în acel moment. Apa înghețată a salvat bulele de aer, iar acest fapt ajută la calcularea nivelului de oxigen din atmosferă.

Care este nivelul său în aer

Absorbția activă a acestuia din atmosferă poate fi cauzată de mișcarea ghețarilor. Pe măsură ce se îndepărtează, dezvăluie zone vaste de straturi organice care consumă oxigen. Un alt motiv poate fi răcirea apelor oceanelor: bacteriile sale absorb oxigenul mai activ la temperaturi scăzute. Cercetătorii susțin că saltul industrial și odată cu el arderea unei cantități uriașe de combustibil nu are un impact deosebit. Oceanele lumii s-au răcit de 15 milioane de ani, iar cantitatea de materie vitală din atmosferă a scăzut indiferent de impactul uman. Probabil că pe Pământ au loc unele procese naturale, ceea ce duce la faptul că consumul de oxigen devine mai mare decât producerea acestuia.

Impactul uman asupra compoziției atmosferei

Să vorbim despre influența omului asupra compoziției aerului. Nivelul pe care îl avem astăzi este ideal pentru ființe vii, conținutul de oxigen din aer este de 21%. Echilibrul dioxidului de carbon și al altor gaze este determinat de ciclul de viață din natură: animalele expiră dioxid de carbon, plantele îl folosesc și eliberează oxigen.

Dar nu există nicio garanție că acest nivel va fi întotdeauna constant. Cantitatea de dioxid de carbon eliberată în atmosferă este în creștere. Acest lucru se datorează utilizării combustibilului de către omenire. Și, după cum știți, sa format din fosile de origine organică și dioxidul de carbon intră în aer. Între timp, cele mai mari plante de pe planeta noastră, copacii, sunt distruse într-un ritm din ce în ce mai mare. Kilometri de pădure dispar într-un minut. Aceasta înseamnă că o parte din oxigenul din aer scade treptat, iar oamenii de știință deja trag un semnal de alarmă. Atmosfera pământului nu este o cămară nelimitată și oxigenul nu intră în ea din exterior. A fost dezvoltat tot timpul odată cu dezvoltarea Pământului. Trebuie amintit constant că acest gaz este produs de vegetație în procesul de fotosinteză din cauza consumului de dioxid de carbon. Și orice reducere semnificativă a vegetației sub formă de defrișare reduce inevitabil intrarea oxigenului în atmosferă, perturbând astfel echilibrul acesteia.

Principalele componente ale aerului atmosferic sunt oxigenul (circa 21%), azotul (78%), dioxidul de carbon (0,03-0,04%), vapori de apă, gaze inerte, ozon, peroxid de hidrogen (circa 1%).

Oxigenul este partea cea mai integrantă a aerului. Cu participarea sa directă, toate procesele oxidative din corpul uman și animal au loc. În repaus, o persoană consumă aproximativ 350 ml de oxigen pe minut, iar în timpul muncii fizice grele, cantitatea de oxigen consumată crește de câteva ori.

Aerul inspirat conține 20,7-20,9% oxigen, iar aerul expirat conține aproximativ 15-16%. Astfel, țesuturile corpului absorb aproximativ 1/4 din oxigenul prezent în compoziția aerului inhalat.

În atmosferă, conținutul de oxigen nu se modifică semnificativ. Plantele absorb dioxidul de carbon și îl descompun pentru a absorbi carbonul, în timp ce oxigenul eliberat este eliberat în atmosferă. Sursa formării oxigenului este și descompunerea fotochimică a vaporilor de apă din atmosfera superioară sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare. În asigurarea unei compoziții constante a aerului atmosferic este importantă și amestecarea fluxurilor de aer în straturile inferioare ale atmosferei. Excepție fac încăperile închise ermetic, unde, din cauza șederii îndelungate a oamenilor, conținutul de oxigen poate scădea semnificativ (submarine, adăposturi, cabine de avioane sub presiune etc.).

Pentru organism, presiunea parțială * a oxigenului este importantă, și nu conținutul său absolut în aerul inhalat. Acest lucru se datorează faptului că trecerea oxigenului de la aerul alveolar la sânge și de la sânge la lichidul tisular are loc sub influența unei diferențe de presiune parțială. Presiunea parțială a oxigenului scade odată cu creșterea înălțimii deasupra nivelului mării (Tabelul 1).

Tabelul 1. Presiunea parțială a oxigenului la diferite altitudini

De mare importanță este utilizarea oxigenului pentru tratamentul bolilor însoțite de lipsa de oxigen (corturi de oxigen, inhalatoare).

Dioxid de carbon. Conținutul de dioxid de carbon din atmosferă este destul de constant. Această constanță se explică prin circulația sa în natură. În ciuda faptului că procesele de degradare și activitatea vitală a organismului sunt însoțite de eliberarea de dioxid de carbon, nu are loc o creștere semnificativă a conținutului acestuia în atmosferă, deoarece dioxidul de carbon este absorbit de plante. În același timp, carbonul merge la construcția substanțelor organice, iar oxigenul intră în atmosferă. Aerul expirat conține până la 4,4% dioxid de carbon.

Dioxidul de carbon este un agent cauzal fiziologic al centrului respirator, prin urmare, în timpul respirației artificiale, este adăugat în cantități mici în aer. În cantități mari, poate avea un efect narcotic și poate provoca moartea.

Dioxidul de carbon are și semnificație igienică. În funcție de conținutul său, se judecă puritatea aerului din spațiile rezidențiale și publice (adică, spațiile în care se află oamenii). Când oamenii se acumulează în încăperi slab ventilate, în paralel cu acumularea de dioxid de carbon în aer, crește conținutul altor deșeuri umane, temperatura aerului crește și umiditatea acestuia crește.

S-a stabilit că dacă conținutul de dioxid de carbon din aerul interior depășește 0,07-0,1%, atunci aerul capătă un miros neplăcut și poate perturba starea funcțională a organismului.

Paralelismul modificărilor proprietăților enumerate ale aerului în spațiile rezidențiale și o creștere a concentrației de dioxid de carbon, precum și simplitatea determinării conținutului acestuia, fac posibilă utilizarea acestui indicator pentru evaluarea igienă a calității aerului și eficiența ventilatie in spatii publice.

azot și alte gaze. Azotul este componenta principală a aerului atmosferic. În organism, este în stare dizolvată în sânge și fluide tisulare, dar nu ia parte la reacții chimice.

În prezent, s-a stabilit experimental că, în condiții de presiune ridicată, azotul aerian determină la animale o tulburare a coordonării neuromusculare, excitație ulterioară și o stare narcotică. Cercetătorii au observat fenomene similare la scafandri. Utilizarea unui amestec de heliu-oxigen pentru respirația scafandrilor face posibilă creșterea adâncimii de coborâre la 200 m fără simptome pronunțate de intoxicație.

În timpul descărcărilor electrice de fulgere și sub influența razelor ultraviolete ale soarelui, în aer se formează o cantitate mică de alte gaze. Valoarea lor igienica este relativ mica.

* Presiunea parțială a unui gaz într-un amestec de gaze este presiunea pe care ar produce-o un anumit gaz dacă ar ocupa întregul volum al amestecului.

Copiii mici își întreabă adesea părinții ce este aerul și în ce constă de obicei. Dar nu orice adult poate răspunde corect. Desigur, toată lumea a studiat structura aerului la școală în studiile naturii, dar de-a lungul anilor aceste cunoștințe au putut fi uitate. Să încercăm să le umplem.

Ce este Aerul?

Aerul este o „substanță” unică. Nu poți să-l vezi, să-l atingi, este fără gust. De aceea este atât de dificil să dai o definiție clară a ceea ce este. De obicei, ei spun doar - aerul este ceea ce respirăm. Este peste tot în jurul nostru, deși nu o observăm deloc. O poți simți doar când bate un vânt puternic sau când apare un miros neplăcut.

Ce se întâmplă dacă aerul dispare? Fără el, niciun organism viu nu poate trăi și funcționa, ceea ce înseamnă că toți oamenii și animalele vor muri. Nu este ocolit pentru procesul de respirație. Ceea ce contează este cât de curat și sănătos este aerul pe care îl respiră toată lumea.

Unde poți găsi aer proaspăt?

Cel mai util aer este situat:

• În păduri, în special de pin.
• In munti.
• Aproape de mare.

Aerul din aceste locuri are o aromă plăcută și are proprietăți benefice pentru organism. Așa se explică de ce taberele de sănătate pentru copii și diverse sanatorie sunt situate în apropierea pădurilor, la munte sau pe litoralul mării.

Vă puteți bucura de aer curat doar departe de oraș. Din acest motiv, mulți oameni cumpără cabane de vară în afara satului. Unii se mută într-un loc de reședință temporar sau permanent în sat, își construiesc case acolo. Acest lucru este valabil mai ales pentru familiile cu copii mici. Oamenii pleacă pentru că aerul din oraș este puternic poluat.

Problemă cu poluarea aerului proaspăt

În lumea modernă, problema poluării mediului este deosebit de relevantă. Munca fabricilor moderne, întreprinderilor, centralelor nucleare, mașinilor are un impact negativ asupra naturii. Ei emit substanțe nocive în atmosferă care poluează atmosfera. Prin urmare, foarte des oamenii din zonele urbane se confruntă cu o lipsă de aer proaspăt, ceea ce este foarte periculos.

O problemă serioasă este aerul greu din interiorul unei încăperi prost ventilate, mai ales dacă există computere și alte echipamente în ea. Fiind prezent într-un astfel de loc, o persoană poate începe să se sufoce din cauza lipsei de aer, are dureri în cap, apare slăbiciune.

Potrivit statisticilor realizate de Organizația Mondială a Sănătății, aproximativ 7 milioane de decese umane pe an sunt asociate cu absorbția aerului poluat exterior și interior.

Aerul nociv este considerat una dintre principalele cauze ale unei boli atât de groaznice precum cancerul. Așa spun organizațiile implicate în studiul cancerului.

Prin urmare, este necesar să se ia măsuri preventive.

Cum să obțineți aer curat?

O persoană va fi sănătoasă dacă poate respira aer curat în fiecare zi. Dacă nu este posibil să te muți în afara orașului din cauza unei lucrări importante, a lipsei de bani sau din alte motive, atunci este necesar să cauți la fața locului o cale de ieșire din situație. Pentru ca organismul să primească norma necesară de aer proaspăt, trebuie respectate următoarele reguli:

1. Să fii mai des pe stradă, de exemplu, să te plimbi seara în parcuri, grădini.
2. Mergeți la o plimbare în pădure în weekend.
3. Aerisiți în mod constant zonele de locuit și de lucru.
4. Plantați mai multe plante verzi, mai ales în birourile unde sunt calculatoare.
5. Este indicat să vizitați o dată pe an stațiunile situate la mare sau la munte.

Din ce gaze este compus aerul?

În fiecare zi, în fiecare secundă, oamenii inspiră și expiră, complet fără să se gândească la aer. Oamenii nu reacţionează la el în niciun fel, în ciuda faptului că îi înconjoară peste tot. În ciuda imponderabilitatii și invizibilitatea sa pentru ochiul uman, aerul are o structură destul de complexă. Include interrelația dintre mai multe gaze:

• Azot.
• Oxigen.
• argon.
• Dioxid de carbon.
• Neon.
• Metan.
• Heliu.
• Krypton.
• Hidrogen.
• Xenon.

Partea principală a aerului este azot , a cărei fracțiune de masă este de 78 la sută. 21% din total este oxigen, cel mai esențial gaz pentru viața umană. Procentele rămase sunt ocupate de alte gaze și vapori de apă, din care se formează norii.

Poate apărea întrebarea, de ce există atât de puțin oxigen, doar puțin mai mult de 20%? Acest gaz este reactiv. Prin urmare, odată cu creșterea ponderii sale în atmosferă, probabilitatea de incendii în lume va crește semnificativ.

Din ce este făcut aerul pe care îl respirăm?

Cele două gaze principale care formează baza aerului pe care îl respirăm în fiecare zi sunt:

• Oxigen.
• Dioxid de carbon.

Inspirăm oxigen, expirăm dioxid de carbon. Fiecare elev cunoaște aceste informații. Dar de unde vine oxigenul? Principala sursă de producție de oxigen sunt plantele verzi. De asemenea, sunt consumatori de dioxid de carbon.

Lumea este interesantă. În toate procesele de viață în curs, se respectă regula menținerii echilibrului. Dacă ceva a plecat de undeva, atunci ceva a venit undeva. Așa este și cu aerul. Spațiile verzi produc oxigenul de care umanitatea are nevoie pentru a respira. Oamenii iau oxigen și eliberează dioxid de carbon, care la rândul său este folosit de plante. Datorită acestui sistem de interacțiune, viața există pe planeta Pământ.

Știind în ce constă aerul pe care îl respirăm și cât de mult este poluat în vremurile moderne, este necesar să protejăm flora planetei și să facem tot posibilul pentru a crește reprezentanții plantelor verzi.

Video despre compoziția aerului

Pe paginile blogului, vorbim mult despre o varietate de substanțe chimice și amestecuri, dar nu am avut încă o poveste despre una dintre cele mai importante substanțe complexe - aerul. Să reparăm asta și să vorbim despre aer. În primul articol: o mică istorie a studiului aerului, compoziția sa chimică și fapte de bază despre acesta.

O mică istorie a studiului aerului

În prezent, aerul este înțeles ca un amestec de gaze care formează atmosfera planetei noastre. Dar nu a fost întotdeauna așa: pentru o lungă perioadă de timp, oamenii de știință au crezut că aerul este o substanță simplă, o substanță integrală. Și deși mulți oameni de știință au exprimat ipoteze despre compoziția complexă a aerului, lucrurile nu au depășit presupuneri până în secolul al XVIII-lea. În plus, aerului i s-a dat un sens filozofic. În Grecia antică, aerul era considerat unul dintre elementele cosmice fundamentale, alături de pământ, foc, pământ și apă, care formează tot ce există. Aristotel a atribuit aerul elementelor de lumină sublunară, personificând umiditatea și căldura. Nietzsche a scris în scrierile sale despre aer ca simbol al libertății, ca cea mai înaltă și mai subtilă formă a materiei, pentru care nu există bariere.

În secolul al XVII-lea, s-a dovedit că aerul este o entitate materială, o substanță ale cărei proprietăți, precum densitatea și greutatea, pot fi măsurate.

În secolul al XVIII-lea, oamenii de știință au efectuat reacții ale aerului cu diferite substanțe în vase chimice sigilate. Așa că s-a constatat că aproximativ o cincime din volumul de aer este absorbit, iar partea rămasă din ardere și respirație nu este susținută. Drept urmare, s-a ajuns la concluzia că aerul este o substanță complexă, constând din două componente, dintre care una, oxigenul, susține arderea, iar a doua, azotul, „aerul alterat”, nu susține arderea și respirația. Așa a fost descoperit oxigenul. Puțin mai târziu, s-a obținut azot pur. Și abia la sfârșitul secolului al XIX-lea, au fost descoperite argon, heliu, kripton, xenon, radon și neon, care sunt și ele prezente în aer.

Compoziție chimică

Aerul este alcătuit dintr-un amestec de aproximativ douăzeci și șapte de gaze diferite. Aproximativ 99% este un amestec de oxigen și azot. Ca parte a procentului rămas: vapori de apă, dioxid de carbon, metan, hidrogen, ozon, gaze inerte (argon, xenon, neon, heliu, cripton) și altele. De exemplu, în aer se găsesc adesea hidrogen sulfurat, monoxid de carbon, iod, oxizi de azot, amoniac.

Se crede că aerul curat în condiții normale conține 78,1% azot și 20,93% oxigen. Cu toate acestea, în funcție de locația geografică și de altitudinea deasupra nivelului mării, compoziția aerului poate varia.

Există și așa ceva ca aerul poluat, adică aer a cărui compoziție diferă de cea naturală atmosferică datorită prezenței poluanților. Aceste substante sunt:
. origine naturală (gaze și praf vulcanic, sare de mare, fum și gaze de la incendii naturale, polen de plante, praf din eroziunea solului etc.).
. origine antropică - rezultată din activitățile umane industriale și casnice (emisii de carbon, sulf, compuși de azot; cărbune și alte prafuri din întreprinderile miniere și industriale; deșeuri agricole, haldele industriale și menajere, scurgeri accidentale de petrol și alte substanțe periculoase pentru mediu; evacuarea vehiculelor). gaze etc.).

Proprietăți

Aerul atmosferic pur nu are culoare și miros, este invizibil, deși se simte. Parametrii fizici ai aerului sunt determinați de următoarele caracteristici:

Masa;
. temperatura;
. densitate;
. presiune atmosferică;
. umiditate;
. capacitatea termică;
. conductivitate termică;
. viscozitate.

Majoritatea parametrilor aerului depind de temperatura acestuia, așa că există multe tabele cu parametrii aerului pentru diferite temperaturi. Temperatura aerului se măsoară cu un termometru meteorologic, iar umiditatea se măsoară cu un higrometru.

Aerul prezintă proprietăți oxidante (datorită conținutului ridicat de oxigen), susține arderea și respirația; conduce prost căldura, se dizolvă bine în apă. Densitatea sa scade pe masura ce temperatura creste si vascozitatea sa.

În articolul următor, veți afla despre câteva fapte interesante despre aer și aplicațiile sale.

PRELEGERE Nr. 3. Aerul atmosferic.

Tema: Aerul atmosferic, compoziția sa chimică și fiziologică

sensul componentelor.

Poluarea atmosferică; impactul acestora asupra sănătăţii publice.

Planul cursului:

Compoziția chimică a aerului atmosferic.

Rolul biologic și semnificația fiziologică a constituenților săi: azot, oxigen, dioxid de carbon, ozon, gaze inerte.

Conceptul de poluare atmosferică și sursele acestora.

Impactul poluării atmosferice asupra sănătății (impact direct).

Influența poluării atmosferice asupra condițiilor de viață ale populației (impact indirect asupra sănătății).

Probleme de protecție a aerului atmosferic de poluare.

Învelișul gazos al pământului se numește atmosferă. Greutatea totală a atmosferei terestre este de 5,13  10 15 tone.

Aerul care formează atmosfera este un amestec de diverse gaze. Compoziția aerului uscat la nivelul mării este:

Tabelul nr. 1

Compoziția aerului uscat la o temperatură de 0 0 C și

presiune 760 mm Hg. Artă.

Componente Componente	Compoziția procentuală după volum	Concentrația în mg/m 3
Oxigen
Dioxid de carbon
Oxid de azot

Compoziția atmosferei pământului rămâne constantă pe uscat, peste mare, în orașe și zonele rurale. De asemenea, nu se schimbă cu înălțimea. Trebuie amintit că vorbim despre procentul constituenților aerului la diferite înălțimi. Cu toate acestea, acest lucru nu se poate spune despre concentrația în greutate a gazelor. Pe măsură ce ne ridicăm în sus, densitatea aerului scade și scade și numărul de molecule conținute într-o unitate de spațiu. Ca urmare, concentrația în greutate a gazului și presiunea sa parțială scad.

Să ne oprim asupra caracteristicilor componentelor individuale ale aerului.

Componenta principală a atmosferei este azot. Azotul este un gaz inert. Nu suportă respirația și arderea. Într-o atmosferă de azot, viața este imposibilă.

Azotul joacă un rol biologic important. Azotul din aer este absorbit de unele tipuri de bacterii și alge, care formează compuși organici din acesta.

Sub influența electricității atmosferice, se formează o cantitate mică de ioni de azot, care sunt spălați din atmosferă prin precipitații și îmbogățesc solul cu săruri de acid azot și azotic. Sărurile acidului azot sub influența bacteriilor din sol se transformă în nitriți. Nitriții și sărurile de amoniac sunt absorbite de plante și servesc la sinteza proteinelor.

Astfel, se realizează transformarea azotului inert al atmosferei în materie vie a lumii organice.

Din cauza lipsei de îngrășăminte azotate de origine naturală, omenirea a învățat să le obțină artificial. A fost creată și se dezvoltă o industrie a îngrășămintelor cu azot, care procesează azotul atmosferic în amoniac și îngrășăminte azotate.

Semnificația biologică a azotului nu se limitează la participarea sa la ciclul substanțelor azotate. Joacă un rol important ca diluant al oxigenului atmosferic, deoarece viața este imposibilă în oxigenul pur.

O creștere a conținutului de azot din aer provoacă hipoxie și asfixie datorită scăderii presiunii parțiale a oxigenului.

Odată cu creșterea presiunii parțiale, azotul prezintă proprietăți narcotice. Cu toate acestea, într-o atmosferă deschisă, efectul narcotic al azotului nu se manifestă, deoarece fluctuațiile concentrației sale sunt nesemnificative.

Cea mai importantă componentă a atmosferei este gazoasă oxigen (O 2 ) .

Oxigenul din sistemul nostru solar în stare liberă se găsește numai pe Pământ.

Au fost prezentate multe ipoteze cu privire la evoluția (dezvoltarea) oxigenului terestru. Cea mai acceptată explicație este că marea majoritate a oxigenului din atmosfera modernă provine din fotosinteza din biosferă; și doar cantitatea inițială, mică, de oxigen s-a format ca rezultat al fotosintezei apei.

Rolul biologic al oxigenului este extrem de mare. Viața este imposibilă fără oxigen. Atmosfera terestră conține 1,18  10 15 tone de oxigen.

În natură, procesele de consum de oxigen au loc continuu: respirația oamenilor și animalelor, procesele de ardere, oxidare. În același timp, procesele de restabilire a conținutului de oxigen din aer (fotosinteză) se desfășoară continuu. Plantele absorb dioxidul de carbon, îl descompun, absorb carbonul și eliberează oxigen în atmosferă. Plantele emit 0,5  10 5 milioane de tone de oxigen în atmosferă. Acest lucru este suficient pentru a acoperi pierderea naturală de oxigen. Prin urmare, conținutul său în aer este constant și se ridică la 20,95%.

Fluxul continuu al maselor de aer amestecă troposfera, motiv pentru care nu există nicio diferență în conținutul de oxigen în orașe și zonele rurale. Concentrația de oxigen fluctuează în câteva zecimi de procent. Nu conteaza. Cu toate acestea, în gropi adânci, fântâni, peșteri, conținutul de oxigen poate scădea, așa că coborârea în ele este periculoasă.

Cu o scădere a presiunii parțiale a oxigenului la oameni și animale, se observă fenomene de foamete de oxigen. Schimbări semnificative ale presiunii parțiale a oxigenului apar atunci când se ridică deasupra nivelului mării. Fenomenele de deficit de oxigen pot fi observate la escaladarea munților (alpinism, turism), în timpul călătoriilor cu avionul. Urcarea la o înălțime de 3000 m poate provoca rău de înălțime sau rău de înălțime.

Cu viața pe termen lung în zonele muntoase, oamenii dezvoltă o dependență de lipsa de oxigen și are loc aclimatizarea.

O presiune parțială mare a oxigenului este nefavorabilă pentru oameni. La o presiune parțială de peste 600 mm, capacitatea vitală a plămânilor scade. Inhalarea de oxigen pur (presiune parțială 760 mm) provoacă edem pulmonar, pneumonie, convulsii.

În condiții naturale, nu există un conținut crescut de oxigen în aer.

Ozon este o parte integrantă a atmosferei. Masa sa este de 3,5 miliarde de tone. Conținutul de ozon din atmosferă variază în funcție de anotimpurile anului: primăvara este ridicat, toamna este scăzut. Conținutul de ozon depinde de latitudinea zonei: cu cât este mai aproape de ecuator, cu atât este mai jos. Concentrația de ozon are o variație diurnă: atinge maximul până la prânz.

Concentrația de ozon este distribuită neuniform pe înălțime. Conținutul său cel mai mare se observă la o altitudine de 20-30 km.

Ozonul este produs continuu în stratosferă. Sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare, moleculele de oxigen se disociază (se descompun) pentru a forma oxigen atomic. Atomii de oxigen se recombină (se combină) cu moleculele de oxigen și formează ozon (O 3). La altitudini peste și sub 20-30 km, procesele de fotosinteză (formare) a ozonului încetinesc.

Prezența unui strat de ozon în atmosferă este de mare importanță pentru existența vieții pe Pământ.

Ozonul întârzie partea de unde scurte a spectrului radiației solare, nu transmite unde mai scurte de 290 nm (nanometri). În absența ozonului, viața pe pământ ar fi imposibilă, din cauza efectului distructiv al radiațiilor ultraviolete scurte asupra tuturor viețuitoarelor.

Ozonul absoarbe, de asemenea, radiația infraroșie cu o lungime de undă de 9,5 microni (microni). Datorită acestui fapt, ozonul captează aproximativ 20% din radiația termică a pământului, reducând pierderea de căldură. În absența ozonului, temperatura absolută a Pământului ar fi mai mică cu 7 0 .

În stratul inferior al atmosferei - troposfera, ozonul este adus din stratosferă ca urmare a amestecării maselor de aer. Cu amestecare slabă, concentrația de ozon de la suprafața pământului scade. O creștere a ozonului în aer se observă în timpul unei furtuni ca urmare a descărcărilor de electricitate atmosferică și a creșterii turbulenței (amestecarea) atmosferei.

În același timp, o creștere semnificativă a concentrației de ozon din aer este rezultatul oxidării fotochimice a substanțelor organice care intră în atmosferă cu gazele de eșapament ale vehiculelor și emisiile industriale. Ozonul este una dintre substanțele toxice. Ozonul are un efect iritant asupra mucoaselor ochilor, nasului, gatului la o concentratie de 0,2-1 mg/m 3 .

dioxid de carbon (CO 2 ) se găsește în atmosferă la o concentrație de 0,03%. Valoarea sa totală este de 2330 de miliarde de tone. O mare cantitate de dioxid de carbon se găsește sub formă dizolvată în apa mărilor și oceanelor. Într-o formă legată, este o parte din dolomite și calcare.

Atmosfera este umplută în mod constant cu dioxid de carbon ca urmare a proceselor vitale ale organismelor vii, proceselor de ardere, degradare și fermentare. O persoană emite 580 de litri de dioxid de carbon pe zi. O cantitate mare de dioxid de carbon este eliberată în timpul descompunerii calcarului.

În ciuda prezenței numeroaselor surse de formare, nu există o acumulare semnificativă de dioxid de carbon în aer. Dioxidul de carbon este asimilat (asimilat) constant de către plante în timpul fotosintezei.

Pe lângă plante, mările și oceanele sunt regulatorii dioxidului de carbon din atmosferă. Când presiunea parțială a dioxidului de carbon din aer crește, acesta se dizolvă în apă, iar când scade, este eliberat în atmosferă.

În atmosfera de suprafață se observă mici fluctuații ale concentrației de dioxid de carbon: este mai jos peste ocean decât peste uscat; mai sus în pădure decât în ​​câmp; mai mare în orașe decât în ​​afara orașului.

Dioxidul de carbon joacă un rol important în viața animalelor și a oamenilor. Stimulează centrul respirator.

Există o oarecare cantitate în aer gaze inerte: argon, neon, heliu, kripton și xenon. Aceste gaze aparțin grupului zero al tabelului periodic, nu reacționează cu alte elemente și sunt inerte în sens chimic.

Gazele inerte sunt narcotice. Proprietățile lor narcotice se manifestă la presiune barometrică mare. Într-o atmosferă deschisă, proprietățile narcotice ale gazelor inerte nu se pot manifesta.

Pe lângă părțile constitutive ale atmosferei, conține diverse impurități de origine naturală și poluare introduse ca urmare a activităților umane.

Impuritățile care sunt prezente în aer pe lângă compoziția sa chimică naturală se numesc poluarea atmosferică.

Poluarea atmosferică este împărțită în naturală și artificială.

Poluarea naturală include impuritățile care pătrund în aer ca urmare a proceselor naturale (plantă, praf de sol, erupții vulcanice, praf cosmic).

Poluarea atmosferică artificială se formează ca urmare a activităților de producție umană.

Sursele artificiale de poluare atmosferică sunt împărțite în 4 grupe:

transport;

industrie;

ingineria energiei termice;

arderea gunoiului.

Să aruncăm o privire la scurta lor descriere.

Situația actuală se caracterizează prin faptul că volumul emisiilor din transportul rutier depășește volumul emisiilor de la întreprinderile industriale.

O mașină eliberează mai mult de 200 de compuși chimici în aer. Fiecare mașină consumă în medie 2 tone de combustibil și 30 de tone de aer pe an și emite 700 kg de monoxid de carbon (CO), 230 kg de hidrocarburi nearse, 40 kg de oxizi de azot (NO2) și 2-5 kg ​​​de solide în atmosferă.

Orașul modern este saturat de alte moduri de transport: feroviar, apă și aer. Cantitatea totală de emisii în mediu din toate modurile de transport tinde să crească continuu.

Întreprinderile industriale sunt pe locul doi după transport în ceea ce privește daunele aduse mediului.

Întreprinderile din metalurgia feroasă și neferoasă, industria petrochimică și cocs-chimică, precum și întreprinderile de producere a materialelor de construcție poluează cel mai intens aerul atmosferic. Ei emit în atmosferă zeci de tone de funingine, praf, metale și compușii acestora (cupru, zinc, plumb, nichel, staniu etc.).

Intrând în atmosferă, metalele poluează solul, se acumulează în el, pătrund în apa rezervoarelor.

În zonele în care sunt amplasate întreprinderile industriale, populația este expusă riscului de efecte adverse ale poluării atmosferice.

Pe lângă particulele solide, industria emite diferite gaze în aer: anhidridă sulfuric, monoxid de carbon, oxizi de azot, hidrogen sulfurat, hidrocarburi, gaze radioactive.

Poluanții pot rămâne în mediu mult timp și pot avea un efect dăunător asupra organismului uman.

De exemplu, hidrocarburile rămân în mediu până la 16 ani, participă activ la procesele fotochimice din aerul atmosferic cu formarea de ceață toxice.

Poluarea masivă a aerului se observă în timpul arderii combustibililor solizi și lichizi la centralele termice. Sunt principalele surse de poluare a aerului cu sulf și oxizi de azot, monoxid de carbon, funingine și praf. Aceste surse sunt caracterizate de o poluare masivă a aerului.

În prezent, se cunosc multe fapte despre efectele negative ale poluării atmosferice asupra sănătății umane.

Poluarea aerului are efecte atât acute, cât și cronice asupra corpului uman.

Exemple de impact acut al poluării atmosferice asupra sănătății publice sunt ceața toxică. Concentrațiile de substanțe toxice în aer au crescut în condiții meteorologice nefavorabile.

Prima ceață toxică a fost înregistrată în Belgia în 1930. Câteva sute de persoane au fost rănite, 60 de persoane au murit. Ulterior, cazuri similare s-au repetat: în 1948 în orașul american Donora. 6.000 de oameni au fost afectați. În 1952, 4.000 de oameni au murit din cauza Marea Ceață a Londrei. În 1962, 750 de londonezi au murit din același motiv. În 1970, 10 mii de oameni au suferit de smog peste capitala japoneză (Tokyo), în 1971 - 28 mii.

Pe lângă catastrofele enumerate mai sus, analiza materialelor de cercetare de către autori interni și străini atrage atenția asupra creșterii morbidității generale a populației din cauza poluării atmosferice.

Studiile efectuate în acest plan ne permit să concluzionam că, ca urmare a impactului poluării atmosferice în centrele industriale, se constată o creștere a:

mortalitatea generală din cauza bolilor cardiovasculare și respiratorii;

morbiditate acută nespecifică a căilor respiratorii superioare;

bronșită cronică;

astm bronsic;

emfizem;

cancer de plamani;

scăderea speranței de viață și a activității creative.

În plus, în prezent, analiza matematică a relevat o corelație semnificativă statistic între rata de incidență a populației cu boli ale sângelui, organelor digestive, boli ale pielii și nivelurile de poluare a aerului atmosferic.

Organele respiratorii, sistemul digestiv și pielea sunt „porțile de intrare” pentru substanțele toxice și servesc drept ținte pentru acțiunea lor directă și indirectă.

Impactul poluării atmosferice asupra condițiilor de viață este privit ca un impact indirect (indirect) al poluării atmosferice asupra sănătății populației.

Include:

scăderea iluminării generale;

reducerea radiațiilor ultraviolete de la soare;

condițiile climatice în schimbare;

deteriorarea condițiilor de viață;

impact negativ asupra spațiilor verzi;

impact negativ asupra animalelor.

Substanțele care poluează atmosfera provoacă daune mari clădirilor, structurilor, materialelor de construcție.

Daunele economice totale aduse Statelor Unite ale poluanților atmosferici, inclusiv impactul acestora asupra sănătății umane, materialelor de construcție, metalelor, țesăturilor, piele, hârtie, vopsele, cauciuc și alte materiale, este de 15-20 de miliarde de dolari anual.

Toate cele de mai sus indică faptul că protecția aerului atmosferic de poluare este o problemă de extremă importanță și obiectul unei atenții deosebite a specialiștilor din toate țările lumii.

Toate măsurile de protecție a aerului atmosferic trebuie efectuate cuprinzător în mai multe domenii:

Măsuri legislative. Acestea sunt legi adoptate de guvernul țării care vizează protejarea mediului aerian;

Amplasarea rațională a zonelor industriale și rezidențiale;

Măsuri tehnologice care vizează reducerea emisiilor în atmosferă;

masuri sanitare;

Elaborarea standardelor de igienă pentru aerul atmosferic;

Controlul purității aerului atmosferic;

Controlul asupra muncii întreprinderilor industriale;

Îmbunătățirea zonelor populate, amenajarea teritoriului, udarea, crearea unor goluri de protecție între întreprinderile industriale și ansamblurile rezidențiale.

Pe lângă măsurile enumerate din planul intrastatal, în prezent sunt dezvoltate și implementate pe scară largă programe interstatale de protecție a aerului atmosferic.

Problema protecției bazinului aerian este rezolvată într-o serie de organizații internaționale - OMS, ONU, UNESCO și altele.