Uvedené v tabuľke. 1.1 Zloženie atmosférického vzduchu prechádza v uzavretých priestoroch rôznymi zmenami. Po prvé sa mení percento určitých základných zložiek a po druhé sa objavujú ďalšie nečistoty, ktoré nie sú charakteristické pre čistý vzduch. V tomto odseku budeme diskutovať o zmenách v zložení plynu a jeho prípustných odchýlkach od normálu.

Najdôležitejšími plynmi pre život človeka sú kyslík a oxid uhličitý, ktoré sa podieľajú na výmene plynov človeka s okolím. Táto výmena plynov prebieha hlavne v ľudských pľúcach pri dýchaní. Výmena plynov cez povrch kože je asi 100-krát menšia ako cez pľúca, pretože povrch tela dospelého človeka je približne 1,75 m2 a povrch pľúcnych alveol je približne 200 m2. Proces dýchania je sprevádzaný tvorbou tepla v ľudskom tele v množstve 4,69 až 5,047 (v priemere 4,879) kcal na 1 liter absorbovaného kyslíka (prechádzaného na oxid uhličitý). Treba si uvedomiť, že len malá časť kyslíka obsiahnutého vo vdychovanom vzduchu (približne 20 %) sa absorbuje. Takže ak je v atmosférickom vzduchu približne 21% kyslíka, potom vo vzduchu vydychovanom osobou to bude asi 17%. Typicky je množstvo vydychovaného oxidu uhličitého menšie ako množstvo prijatého kyslíka. Pomer množstva oxidu uhličitého emitovaného osobou a absorbovaného kyslíka sa nazýva respiračný koeficient (RC), ktorý sa zvyčajne pohybuje od 0,71 do 1. Ak je však človek v stave silného vzrušenia alebo vykonáva veľmi ťažkú ​​prácu ROC môže byť dokonca väčšia ako jedna.

Množstvo kyslíka potrebné na to, aby si človek udržal normálnu životnú aktivitu, závisí najmä od náročnosti ním vykonávanej práce a závisí od stupňa nervového a svalového napätia. Asimilácia kyslíka krvou nastáva najlepšie pri parciálnom tlaku okolo 160 mm Hg. Art., ktorý pri atmosférickom tlaku 760 mm Hg. čl. zodpovedá normálnemu percentu kyslíka v atmosférickom vzduchu, teda 21 %.

Vďaka adaptačnej schopnosti ľudského tela je možné pozorovať normálne dýchanie aj pri menšom množstve kyslíka.

Ak dôjde k zníženiu obsahu kyslíka vo vzduchu v dôsledku inertných plynov (napríklad dusíka), potom je možné výrazné zníženie množstva kyslíka - až o 12%.

V uzavretých priestoroch je však pokles obsahu kyslíka sprevádzaný nie zvýšením koncentrácie inertných plynov, ale akumuláciou oxidu uhličitého. Za týchto podmienok by mal byť maximálny povolený minimálny obsah kyslíka vo vzduchu oveľa vyšší. Zvyčajne sa za normu pre túto koncentráciu považuje obsah kyslíka rovný 17 % objemu. Vo všeobecnosti v interiéri percento kyslíka nikdy neklesne na túto úroveň, pretože koncentrácia oxidu uhličitého dosiahne limitnú hodnotu oveľa skôr. Preto je prakticky dôležitejšie stanoviť maximálne prípustné normy pre obsah nie kyslíka, ale oxidu uhličitého v uzavretých priestoroch.

Oxid uhličitý CO2 je bezfarebný plyn s mierne kyslou chuťou a vôňou; je 1,52-krát ťažší ako vzduch, mierne jedovatý. Hromadenie oxidu uhličitého vo vzduchu v interiéri vedie k bolestiam hlavy, závratom, slabosti, strate citlivosti a dokonca k strate vedomia.

Predpokladá sa, že v atmosférickom vzduchu je množstvo oxidu uhličitého 0,03 % objemu. To platí pre vidiecke oblasti. Vo vzduchu veľkých priemyselných centier je jeho obsah zvyčajne vyšší. Na výpočty sa berie koncentrácia 0,04 %. Vzduch vydychovaný osobou obsahuje asi 4 % oxidu uhličitého.

Bez akýchkoľvek škodlivých následkov pre ľudský organizmus možno vo vnútornom ovzduší tolerovať koncentrácie oxidu uhličitého oveľa vyššie ako 0,04 %.

Hodnota maximálnej prípustnej koncentrácie oxidu uhličitého závisí od dĺžky pobytu osôb v konkrétnom uzavretom priestore a od druhu ich zamestnania. Napríklad pre uzavreté úkryty, keď sú v nich zdraví ľudia umiestnení na dobu nie dlhšiu ako 8 hodín, možno za maximálnu povolenú koncentráciu CO2 považovať normu 2 %. Pri krátkom pobyte ľudí sa táto sadzba môže zvýšiť. Schopnosť človeka zdržiavať sa v prostredí s vysokou koncentráciou oxidu uhličitého je daná schopnosťou ľudského tela prispôsobiť sa rôznym podmienkam. Pri koncentrácii CO2 vyššej ako 1% začne človek vdychovať podstatne viac vzduchu. Pri koncentrácii CO2 3% sa teda dýchanie zdvojnásobí aj v pokoji, čo samo o sebe nespôsobuje badateľné negatívne následky pri relatívne krátkom pobyte na takomto vzduchu človeka. Ak sa človek dostatočne dlho (3 a viac dní) zdržiava v miestnosti s koncentráciou CO2 3%, hrozí mu strata vedomia.

Pri dlhom pobyte ľudí v uzavretých miestnostiach a pri vykonávaní jednej alebo druhej práce by hodnota maximálnej prípustnej koncentrácie oxidu uhličitého mala byť výrazne nižšia ako 2%. Môže kolísať od 0,1 do 1 %. Obsah oxidu uhličitého 0,1% možno považovať za prijateľný aj pre bežné beztlakové priestory budov a stavieb na rôzne účely. Nižšia koncentrácia oxidu uhličitého (rádovo 0,07-0,08) by sa mala predpisovať iba v priestoroch zdravotníckych a detských zariadení.

Ako bude zrejmé z nasledujúceho, požiadavky na obsah oxidu uhličitého vo vzduchu v priestoroch pozemných budov sú zvyčajne ľahko splnené, ak sú zdrojmi jeho uvoľňovania ľudia. Otázka je iná, keď sa oxid uhličitý hromadí v priemyselných priestoroch v dôsledku určitých technologických procesov, ktoré sa vyskytujú napríklad v kvasniciach, pivovarníctve, hydrolýze. V tomto prípade sa 0,5 % považuje za maximálnu povolenú koncentráciu oxidu uhličitého.

Na rozdiel od horúcich a studených planét našej slnečnej sústavy sú na planéte Zem podmienky, ktoré umožňujú život v určitej forme. Jednou z hlavných podmienok je zloženie atmosféry, ktorá dáva všetkým živým veciam možnosť voľne dýchať a chráni pred smrtiacou radiáciou, ktorá vládne vo vesmíre.

Z čoho sa skladá atmosféra?

Atmosféra Zeme sa skladá z mnohých plynov. V podstate čo zaberá 77%. Plyn, bez ktorého je život na Zemi nemysliteľný, zaberá oveľa menší objem, obsah kyslíka vo vzduchu je 21% z celkového objemu atmosféry. Posledné 2 % tvorí zmes rôznych plynov vrátane argónu, hélia, neónu, kryptónu a iných.

Atmosféra Zeme stúpa do výšky 8 000 km. Dýchateľný vzduch existuje iba v spodnej vrstve atmosféry, v troposfére, ktorá dosahuje 8 km na póloch, smerom nahor a 16 km nad rovníkom. Ako sa zvyšuje nadmorská výška, vzduch sa stáva redším a tým viac sa vyčerpáva kyslík. Aby sme zvážili, aký je obsah kyslíka vo vzduchu v rôznych výškach, uvedieme príklad. Na vrchole Everestu (nadmorská výška 8848 m) vzduch zadržiava tohto plynu 3-krát menej ako nad hladinou mora. Preto môžu dobyvatelia vysokých horských štítov – horolezci – vystúpiť na jeho vrchol len v kyslíkových maskách.

Kyslík je hlavnou podmienkou prežitia na planéte

Na začiatku existencie Zeme vzduch, ktorý ju obklopoval, tento plyn vo svojom zložení nemal. To sa celkom hodilo pre život tých najjednoduchších – jednobunkových molekúl, ktoré plávali v oceáne. Nepotrebovali kyslík. Proces sa začal asi pred 2 miliónmi rokov, keď prvé živé organizmy v dôsledku reakcie fotosyntézy začali uvoľňovať malé dávky tohto plynu získaného v dôsledku chemických reakcií najskôr do oceánu a potom do atmosféry. Život sa na planéte vyvinul a nadobudol rôzne podoby, z ktorých väčšina neprežila až do našich čias. Niektoré organizmy sa nakoniec adaptovali na život s novým plynom.

Naučili sa bezpečne využívať jeho silu vo vnútri bunky, kde fungovala ako elektráreň, na získavanie energie z potravy. Tento spôsob využívania kyslíka sa nazýva dýchanie a robíme ho každú sekundu. Práve dýchanie umožnilo vznik zložitejších organizmov a ľudí. V priebehu miliónov rokov obsah kyslíka vo vzduchu vyletel na súčasnú úroveň – približne 21 %. Akumulácia tohto plynu v atmosfére prispela k vytvoreniu ozónovej vrstvy vo výške 8-30 km od zemského povrchu. Planéta zároveň dostala ochranu pred škodlivými účinkami ultrafialových lúčov. Ďalší vývoj foriem života na vode a na súši sa rýchlo zvýšil v dôsledku zvýšenej fotosyntézy.

anaeróbny život

Hoci sa niektoré organizmy prispôsobili stúpajúcej hladine uvoľňovaného plynu, mnohé z najjednoduchších foriem života, ktoré existovali na Zemi, zmizli. Iné organizmy prežili vďaka úkrytu pred kyslíkom. Niektoré z nich dnes žijú v koreňoch strukovín a využívajú dusík zo vzduchu na stavbu aminokyselín pre rastliny. Smrteľný botulizmus organizmu je ďalším „utečencom“ pred kyslíkom. Pokojne prežíva vo vákuovom balení s konzervovanými potravinami.

Aká hladina kyslíka je optimálna pre život

Predčasne narodené deti, ktorých pľúca ešte nie sú úplne otvorené na dýchanie, spadajú do špeciálnych inkubátorov. V nich je obsah kyslíka vo vzduchu objemovo vyšší a namiesto bežných 21% je tu nastavená jeho úroveň 30-40%. Batoľatá s vážnymi problémami s dýchaním sú obklopené vzduchom so 100% hladinou kyslíka, aby sa zabránilo poškodeniu mozgu dieťaťa. Byť v takýchto podmienkach zlepšuje kyslíkový režim tkanív, ktoré sú v stave hypoxie, a normalizuje ich životné funkcie. Ale jeho nadmerné množstvo vo vzduchu je rovnako nebezpečné ako jeho nedostatok. Príliš veľa kyslíka v krvi dieťaťa môže poškodiť krvné cievy v očiach a spôsobiť stratu zraku. To ukazuje dualitu vlastností plynu. Aby sme žili, musíme ho dýchať, no jeho nadbytok sa niekedy môže stať pre telo jedom.

Oxidačný proces

Keď sa kyslík spája s vodíkom alebo uhlíkom, prebieha reakcia nazývaná oxidácia. Tento proces spôsobuje rozpad organických molekúl, ktoré sú základom života. V ľudskom tele prebieha oxidácia nasledovne. Červené krvinky zbierajú kyslík z pľúc a prenášajú ho do celého tela. Dochádza k procesu ničenia molekúl potravy, ktorú jeme. Tento proces uvoľňuje energiu, vodu a oxid uhličitý. Ten sa vylúči krvinkami späť do pľúc a my ho vydýchneme do vzduchu. Človek sa môže udusiť, ak mu bráni dýchať dlhšie ako 5 minút.

Dych

Zvážte obsah kyslíka vo vzduchu, ktorý dýchame. Atmosférický vzduch, ktorý sa pri vdychovaní dostáva zvonka do pľúc, sa nazýva vdychovaný a vzduch, ktorý pri výdychu vychádza cez dýchací systém, sa nazýva vydychovaný.

Je to zmes vzduchu, ktorá naplnila alveoly tým, ktorý je v dýchacom trakte. Chemické zloženie vzduchu, ktorý zdravý človek v prirodzených podmienkach vdýchne a vydýchne, sa prakticky nemení a vyjadruje sa v takýchto číslach.

Kyslík je hlavnou zložkou vzduchu pre život. Zmeny v množstve tohto plynu v atmosfére sú malé. Ak pri mori obsahuje obsah kyslíka vo vzduchu až 20,99 %, tak ani vo veľmi znečistenom ovzduší priemyselných miest jeho hladina neklesne pod 20,5 %. Takéto zmeny neodhalia účinky na ľudský organizmus. Fyziologické poruchy sa objavia, keď percento kyslíka vo vzduchu klesne na 16-17%. Zároveň je jasné, že vedie k prudkému poklesu vitálnej aktivity a pri obsahu kyslíka vo vzduchu 7-8% je možný smrteľný výsledok.

Atmosféra v rôznych obdobiach

Zloženie atmosféry vždy ovplyvňovalo vývoj. V rôznych geologických časoch sa v dôsledku prírodných katastrof pozorovalo zvýšenie alebo zníženie hladiny kyslíka, čo malo za následok zmenu biosystému. Približne pred 300 miliónmi rokov jeho obsah v atmosfére stúpol na 35 %, pričom planétu obýval gigantický hmyz. K najväčšiemu vyhynutiu živých bytostí v histórii Zeme došlo asi pred 250 miliónmi rokov. Počas nej zomrelo viac ako 90 % obyvateľov oceánu a 75 % obyvateľov pevniny. Jedna verzia masového vymierania hovorí, že za to mohol nízky obsah kyslíka vo vzduchu. Množstvo tohto plynu kleslo na 12% a nachádza sa v spodnej atmosfére až do výšky 5300 metrov. V našej dobe dosahuje obsah kyslíka v atmosférickom vzduchu 20,9 %, čo je o 0,7 % menej ako pred 800 tisíc rokmi. Tieto údaje potvrdzujú vedci z Princetonskej univerzity, ktorí skúmali vzorky grónskeho a atlantického ľadu, ktorý sa v tom čase vytvoril. Zamrznutá voda zachránila vzduchové bubliny a táto skutočnosť pomáha vypočítať hladinu kyslíka v atmosfére.

Aká je jeho hladina vo vzduchu

Jeho aktívna absorpcia z atmosféry môže byť spôsobená pohybom ľadovcov. Ako sa vzďaľujú, odhaľujú obrovské plochy organických vrstiev, ktoré spotrebúvajú kyslík. Ďalším dôvodom môže byť ochladzovanie vôd oceánov: jeho baktérie absorbujú kyslík aktívnejšie pri nízkych teplotách. Vedci tvrdia, že priemyselný skok a s ním aj spaľovanie obrovského množstva paliva nemá zvláštny vplyv. Svetové oceány sa ochladzujú už 15 miliónov rokov a množstvo životne dôležitých látok v atmosfére sa znížilo bez ohľadu na vplyv človeka. Pravdepodobne na Zemi prebiehajú niektoré prírodné procesy, ktoré vedú k tomu, že spotreba kyslíka je vyššia ako jeho produkcia.

Vplyv človeka na zloženie atmosféry

Povedzme si niečo o vplyve človeka na zloženie ovzdušia. Úroveň, ktorú máme dnes, je ideálna pre živé bytosti, obsah kyslíka vo vzduchu je 21%. Rovnováha oxidu uhličitého a iných plynov je daná životným cyklom v prírode: živočíchy vydychujú oxid uhličitý, rastliny ho využívajú a uvoľňujú kyslík.

Neexistuje však žiadna záruka, že táto úroveň bude vždy konštantná. Množstvo oxidu uhličitého uvoľňovaného do atmosféry sa zvyšuje. Je to spôsobené tým, že ľudstvo používa palivo. A ako viete, vznikol z fosílií organického pôvodu a oxid uhličitý vstupuje do vzduchu. Medzitým sú najväčšie rastliny na našej planéte, stromy, ničené čoraz rýchlejšie. Kilometre lesa miznú do minúty. To znamená, že časť kyslíka vo vzduchu postupne klesá a vedci už bijú na poplach. Zemská atmosféra nie je bezhraničná špajza a kyslík sa do nej nedostáva zvonku. Vyvíjalo sa neustále spolu s vývojom Zeme. Je potrebné neustále pamätať na to, že tento plyn produkuje vegetácia v procese fotosyntézy v dôsledku spotreby oxidu uhličitého. A každé výrazné zníženie vegetácie vo forme odlesňovania nevyhnutne znižuje prenikanie kyslíka do atmosféry, čím sa narušuje jej rovnováha.

Zloženie ovzdušia na Zemi je jedným z dôvodov nášho života. Bez vzduchu bude človek žiť iba tri minúty a po 10 nastane klinická smrť.

Kým dýchame, žijeme. Žiadna iná planéta v slnečnej sústave nemá taký úzky vzťah medzi chémiou a biológiou. Náš svet je jedinečný.

V závislosti od územia je objem hlavnej zložky životne dôležitého plynu od 16 do 20 percent - ide o kyslík, ktorého vzorec je O 2. Jeho kolísanie je cítiť v priestore ako „sviežosť“ po búrke - to je ozón O3.

Z tohto článku sa dozviete všetky tajomstvá vzduchovej škrupiny Zeme. Čo sa stane so svetom bez jednej zložky? Akú škodu môže spôsobiť? Ako mierne zhoršenie atmosféry ovplyvní život?

Čo je vzduch

Starí Gréci používali dve slová ako definíciu vzduchu: calamus, čo znamenalo spodné vrstvy atmosféry (Dim), a éter označovali svetlé horné vrstvy atmosféry (transcendentálny priestor).

V alchýmii je symbolom vzduchu trojuholník rozdelený na dve časti vodorovnou čiarou.

V modernom svete by sa mu hodila takáto definícia – plynná zmes, ktorá obklopuje planétu, ktorá chráni pred prenikaním slnečného žiarenia a veľkými dávkami ultrafialového žiarenia.

Planéta za niekoľko miliónov rokov vývoja premenila plynné látky a vytvorila unikátny ochranný štít, ktorý takmer nie je vidieť. Ich hmotnostný podiel je na priestor neporovnateľne malý.

Nič iné nemá vplyv na formovanie sveta. Ak si spomenieme, že časť vzdušných hmôt tvorí kyslík, čo sa potom na Zemi stane bez neho? Budovy a stavby sa zrútia.

Kovové mosty a iné konštrukcie, ktoré fascinujú milióny turistov, sa vďaka malému počtu molekúl kyslíka (v tejto situácii takmer nule) zmenia na jeden kus. Život všetkých živých organizmov na planéte sa zhorší a niektoré povedú k smrti.

Moria a oceány, ktoré sa vyparujú vo forme vodíka, zmiznú. A keď sa planéta stane ako mesiac, zavládne radiačný oheň, ktorý spáli zvyšky flóry, pretože bez kyslíka sa teplota veľmi zvýši, ale bez atmosféry nebude žiadna ochrana pred slnkom.

Z čoho sa skladá vzduch

Takmer celá zemská atmosféra pozostáva len z piatich plynov: dusíka, kyslíka, vodnej pary, argónu a oxidu uhličitého.

Nachádzajú sa v ňom aj iné zmesi, ale z dôvodu prehľadnosti prezentácie sa nebude brať do úvahy chemické zloženie vodnej pary. Za zmienku stojí, že vo vzduchovej hmote zaberá najviac päť percent.

Zloženie vzduchu v percentách

V ideálnom prípade vzduch zhromaždený v nádobe pozostáva z:

• 78 percent z dusíka;
• 16 - 20 percent kyslíka;
• 1 percento argónu;
• tri stotiny percenta oxidu uhličitého;
• jedna tisícina percenta neónu;
• 0,0002 percent metánu.

Menšie komponenty sú:

• hélium - 0,000524 %;
• kryptón - 0,000114%;
• vodík - H2 0,00005 %;
• xenón - 0,0000087 %;
• ozón O3 - 0,000007 %;
• oxid dusičitý - 0,000002 %;
• jód - 0,000001 %;
• oxid uhoľnatý;
• amoniak.

Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu

Dýchanie má prednosť pred ostatnými ľudskými potrebami. Zo školského kurzu každý vie, že človek vdychuje kyslík a vydychuje oxid uhličitý. Hoci v živote sú vo vzduchu okrem čistého O 2 prítomné aj iné látky.

Nádych, výdych. Podobný cyklus sa opakuje asi 22 000-krát denne, počas ktorého sa spotrebúva kyslík, ktorý udržuje vitalitu ľudského tela. Problémom je, že jemné pľúcne tkanivo je napádané znečistením ovzdušia, čistiacimi roztokmi, vláknami, výparmi a prachom.

Prvá polovica článku hovorila o znížení kyslíka, ale čo sa stane so zvýšením. Zdvojnásobenie koncentrácie hlavného plynu by viedlo k zníženiu spotreby paliva v automobiloch.

Vdýchnutím väčšieho množstva kyslíka by sa človek stal oveľa psychicky pozitívnejší. Pre niektoré druhy hmyzu by však priaznivá klíma umožnila zväčšiť sa. Existuje množstvo teórií, ktoré to predpovedajú. Zdá sa, že nikto by sa nechcel stretnúť s pavúkom veľkosti psa a o raste veľkých predstaviteľov sa dá len fantazírovať.

Vdychovaním menšieho množstva ťažkých kovov by ľudstvo mohlo poraziť množstvo zložitých chorôb, no takýto projekt si bude vyžadovať veľa úsilia. Existuje celý program zameraný na vytvorenie praktického raja na zemi: v každom dome, izbe, meste či krajine. Jeho cieľom je vyčistiť ovzdušie, zachrániť ľudí pred nebezpečnou prácou v baniach a hutníctve. Miesto, kde by prácu obsadzovali majstri svojho remesla.

Je dôležité, aby bolo možné vdychovať čistý, priemyselným vzduchom nedotknutý vzduch, ale to si vyžaduje politickú, alebo lepšie povedané svetovú vôľu. Ľudia sú medzitým zaneprázdnení hľadaním peňazí a lacných (špinavých) technológií, ostáva už len vdychovať mestský smog. Ako dlho to bude trvať, nie je známe.

Mapa vám umožní vizuálne posúdiť atmosférický vzduch hlavného mesta našej krajiny, ktorý vdychuje viac ako tucet ľudí.

Hygienická hodnota atmosférického vzduchu

Oficiálne možno znečistenie ovzdušia definovať ako obsah škodlivých látok vo vzduchu alebo častíc alebo mikroskopických biologických molekúl, ktoré predstavujú zdravotné riziko pre živé organizmy: ľudí, zvieratá alebo rastliny.

Miera znečistenia ovzdušia v konkrétnej lokalite závisí najmä od zdroja alebo zdrojov znečistenia. Toto zahŕňa:

• výfukové plyny vozidiel;
• uhoľné elektrárne;
• priemyselné závody a iné zdroje znečistenia.

Všetky vyššie uvedené vylučujú do ovzdušia rôzne druhy nebezpečných látok a toxínov, ktoré prekračujú normu v desiatkach a niekedy aj stovkách. V kombinácii s prírodnými zdrojmi - sopkami, gejzírmi atď. - vzniká smrtiaci koktail jedovatých vzdušných hmôt, ktorý sa bežne nazýva "smog".

Dôkazy o vine každého človeka sú jasné. Naše osobné rozhodnutia a priemysel môžu mať škodlivý vplyv na toľko potrebný plyn. Počas storočia technologického prelomu príroda dokázala trpieť, čo znamená, že pomsta je nevyhnutná.

Zvyšovaním emisií sa ľudstvo približuje k priepasti, z ktorej niet a ani nemôže byť návratu. Kým bude neskoro, treba aspoň niečo napraviť. Je dokázané, že alternatívne priemyselné technológie môžu pomôcť vyčistiť vzduch v Moskve, Petrohrade, Tokiu, Berlíne a akomkoľvek inom veľkom meste.

Tu je niekoľko riešení:

1. Vymeňte v autách benzín za elektrinu a obloha nad mestom bude o niečo krajšia.
2. Odstráňte uhoľné stanice z miest, nechajte ich vstúpiť do histórie krajiny, začnite využívať energiu slnka, vody a vetra. Potom, po daždi, sadze nebudú lietať z komína ďalšieho závodu, ale bude tam cítiť iba vôňu „čerstvosti“.
3. Zasaďte strom v parku. Ak to urobia tisíce ľudí, astmatici a depresívni ľudia prestanú navštevovať nemocnice pri hľadaní jedinečného receptu z úst psychológa.

Urobme si hneď rezerváciu, dusík vo vzduchu zaberá veľkú časť, avšak chemické zloženie zvyšného podielu je veľmi zaujímavé a rôznorodé. Stručne povedané, zoznam hlavných prvkov je nasledujúci.

Poskytneme však aj niekoľko vysvetlení funkcií týchto chemických prvkov.

1. Dusík

Obsah dusíka vo vzduchu je 78% objemu a 75% hmotnosti, to znamená, že tento prvok dominuje v atmosfére, má titul jedného z najrozšírenejších na Zemi a navyše sa nachádza mimo človeka. zóna osídlenia – na Uráne, Neptúne a v medzihviezdnych priestoroch. Koľko dusíka je teda vo vzduchu, sme už zistili, otázkou zostáva jeho funkcia. Dusík je nevyhnutný pre existenciu živých bytostí, je súčasťou:

• proteíny;
• aminokyseliny;
• nukleové kyseliny;
• chlorofyl;
• hemoglobín atď.

V priemere asi 2 % živej bunky tvoria len atómy dusíka, čo vysvetľuje, prečo je vo vzduchu toľko dusíka ako percento objemu a hmotnosti.
Dusík je tiež jedným z inertných plynov extrahovaných z atmosférického vzduchu. Z nej sa syntetizuje amoniak, ktorý sa používa na chladenie a na iné účely.

2. Kyslík

Obsah kyslíka vo vzduchu je jednou z najpopulárnejších otázok. Aby sme zostali v intrigách, odbočme k jednému vtipnému faktu: kyslík bol objavený dvakrát - v rokoch 1771 a 1774, ale kvôli rozdielom v publikáciách objavu mal zásluhu na objavení prvku anglický chemik Joseph Priestley, ktorý skutočne izoloval kyslík ako druhý. Podiel kyslíka vo vzduchu teda kolíše okolo 21 % objemu a 23 % hmotnosti. Spolu s dusíkom tvoria tieto dva plyny 99 % zemského vzduchu. Percento kyslíka vo vzduchu je však menšie ako dusíka a napriek tomu nepociťujeme problémy s dýchaním. Faktom je, že množstvo kyslíka vo vzduchu je optimálne vypočítané špeciálne pre normálne dýchanie, vo svojej čistej forme tento plyn pôsobí na telo ako jed, vedie k ťažkostiam vo fungovaní nervového systému, zlyhaniu dýchania a krvného obehu. Nedostatok kyslíka zároveň negatívne ovplyvňuje aj zdravie, spôsobuje hladovanie kyslíkom a všetky nepríjemné symptómy s tým spojené. Preto, koľko kyslíka je obsiahnuté vo vzduchu, toľko je potrebné pre zdravé plné dýchanie.

3. Argón

Argón vo vzduchu zaberá tretie miesto, nemá vôňu, farbu a chuť. Významná biologická úloha tohto plynu nebola identifikovaná, no pôsobí narkoticky a dokonca sa považuje za doping. Argón extrahovaný z atmosféry sa používa v priemysle, medicíne, na vytváranie umelej atmosféry, chemickú syntézu, hasenie požiarov, vytváranie laserov atď.

4. Oxid uhličitý

Oxid uhličitý tvorí atmosféru Venuše a Marsu, jeho percento v zemskom vzduchu je oveľa nižšie. Zároveň sa v oceáne nachádza obrovské množstvo oxidu uhličitého, ktorý je pravidelne dodávaný všetkými dýchacími organizmami a je emitovaný v dôsledku práce priemyslu. V ľudskom živote sa oxid uhličitý používa pri hasení požiarov, v potravinárskom priemysle ako plyn a ako potravinárska prísada E290 - konzervačná látka a prášok do pečiva. V pevnej forme je oxid uhličitý jedným z najznámejších chladív na suchý ľad.

5. Neónové

Rovnaké tajomné svetlo diskotékových lampiónov, jasných nápisov a moderných svetlometov využíva piaty najbežnejší chemický prvok, ktorý človek tiež vdychuje – neón. Ako mnohé inertné plyny, aj neón pôsobí na človeka pri určitom tlaku narkoticky, no práve tento plyn sa používa pri príprave potápačov a iných ľudí pracujúcich pri zvýšenom tlaku. Neón-héliové zmesi sa tiež používajú v medicíne pri poruchách dýchania, samotný neón sa používa na chladenie, pri výrobe signálnych svetiel a tých istých neónových lámp. Oproti stereotypu však neónové svetlo nie je modré, ale červené. Všetky ostatné farby dávajú lampy s inými plynmi.

6. Metán

Metán a vzduch majú veľmi starú históriu: v primárnej atmosfére, ešte pred objavením sa človeka, bol metán v oveľa väčších množstvách. Teraz tento plyn, ktorý sa ťaží a používa ako palivo a surovina pri výrobe, nie je tak široko distribuovaný v atmosfére, ale stále je emitovaný zo Zeme. Moderný výskum potvrdzuje úlohu metánu v dýchaní a živote ľudského tela, ale zatiaľ neexistujú žiadne smerodajné údaje o tejto téme.

7. Hélium

Pri pohľade na to, koľko hélia je vo vzduchu, každý pochopí, že tento plyn nepatrí medzi tie najdôležitejšie. V skutočnosti je ťažké určiť biologický význam tohto plynu. Nerátajúc vtipné skreslenie hlasu pri vdychovaní hélia z balóna 🙂 Hélium má však široké využitie v priemysle: v hutníctve, potravinárstve, na plnenie balónov a meteorologických sond, v laseroch, jadrových reaktoroch atď.

8. Kryptón

Nehovoríme o rodisku Supermana 🙂 Kryptón je inertný plyn, ktorý je trikrát ťažší ako vzduch, je chemicky inertný, získava sa zo vzduchu, používa sa v žiarovkách, laseroch a stále sa aktívne študuje. Zo zaujímavých vlastností kryptónu stojí za zmienku, že pri tlaku 3,5 atmosféry má na človeka narkotický účinok a pri 6 atmosfére získava štipľavý zápach.

9. Vodík

Vodík vo vzduchu zaberá 0,00005 % objemu a 0,00008 % hmotnosti, no zároveň je najrozšírenejším prvkom vo vesmíre. O jeho histórii, výrobe a aplikácii je celkom možné napísať samostatný článok, takže sa teraz obmedzíme na malý zoznam odvetví: chemický, palivový, potravinársky priemysel, letectvo, meteorológia, elektroenergetika.

10. Xenón

Ten je v zložení vzduchu, ktorý bol pôvodne považovaný len za prímes kryptónu. Jeho názov sa prekladá ako „mimozemšťan“ a percento obsahu na Zemi aj mimo nej je minimálne, čo viedlo k jej vysokým nákladom. Teraz je xenón nevyhnutný: výroba výkonných a pulzných svetelných zdrojov, diagnostika a anestézia v medicíne, motory kozmických lodí, raketové palivo. Okrem toho xenón pri vdychovaní výrazne znižuje hlas (opačný efekt hélia) a v poslednej dobe sa na dopingový zoznam dostáva aj inhalácia tohto plynu.

Vzduch, ktorý tvorí zemskú atmosféru, je zmesou plynov. Suchý atmosférický vzduch obsahuje: kyslík 20,95 %, dusík 78,09 %, oxid uhličitý 0,03 %. Atmosférický vzduch navyše obsahuje argón, hélium, neón, kryptón, vodík, xenón a ďalšie plyny. Ozón, oxid dusnatý, jód, metán a vodná para sú v atmosférickom vzduchu prítomné v malých množstvách.

Okrem stálych zložiek ovzdušia obsahuje rôzne znečistenia zanesené do atmosféry ľudskou výrobnou činnosťou.

1. Dôležitou zložkou atmosférického vzduchu je kyslík , ktorého množstvo v zemskej atmosfére je 1,18 × 10 15 ton.Konštantný obsah kyslíka sa udržiava vďaka nepretržitým procesom jeho výmeny v prírode. Na jednej strane sa kyslík spotrebováva pri dýchaní ľudí a zvierat, vynakladá sa na udržiavanie procesov spaľovania a oxidácie, na druhej strane sa dostáva do atmosféry v dôsledku procesov fotosyntézy rastlín. Pozemné rastliny a fytoplanktón oceánov plne obnovujú prirodzený úbytok kyslíka. S poklesom parciálneho tlaku kyslíka sa môže vyvinúť jav kyslíkového hladovania, ktorý sa pozoruje pri výstupe do výšky. Kritická úroveň je parciálny tlak kyslíka pod 110 mmHg. čl. Zníženie parciálneho tlaku kyslíka na 50-60 mm Hg. čl. zvyčajne nezlučiteľné so životom. Vplyvom krátkovlnného UV žiarenia s vlnovou dĺžkou menšou ako 200 nm dochádza k disociácii molekúl kyslíka za vzniku atómového kyslíka. Novovzniknuté atómy kyslíka sa pridávajú k neutrálnemu vzorcu kyslíka a tvoria sa ozón . Súčasne s tvorbou ozónu dochádza k jeho rozpadu. Všeobecný biologický význam ozónu je veľký: pohlcuje krátkovlnné UV žiarenie, ktoré má škodlivý vplyv na biologické objekty. Ozón zároveň pohlcuje infračervené žiarenie prichádzajúce zo Zeme, a tým zabraňuje nadmernému ochladzovaniu jej povrchu. Koncentrácie ozónu sú po výške rozložené nerovnomerne. Jeho najväčšie množstvo je zaznamenané na úrovni 20-30 km od povrchu Zeme.

2. Dusík z kvantitatívneho hľadiska je najvýznamnejšou zložkou atmosférického vzduchu, patrí medzi inertné plyny. V dusíkovej atmosfére je život nemožný. Vzduchový dusík je asimilovaný určitými druhmi pôdnych baktérií (baktérie viažuce dusík), ako aj modrozelenými riasami; vplyvom elektrických výbojov sa mení na oxidy dusíka, ktoré pri atmosférických zrážkach obohacujú pôdu o soli kyseliny dusnej a dusičnej. Pod vplyvom pôdnych baktérií sa soli kyseliny dusnej premieňajú na soli kyseliny dusičnej, ktoré sú zase absorbované rastlinami a slúžia na syntézu bielkovín. Spolu s asimiláciou dusíka v prírode sa uvoľňuje do atmosféry. Voľný dusík vzniká pri spaľovaní dreva, uhlia, oleja; jeho malé množstvo vzniká pri rozklade organických zlúčenín. V prírode teda existuje nepretržitá cirkulácia, v dôsledku ktorej sa dusík z atmosféry premieňa na organické zlúčeniny, obnovuje sa a vstupuje do atmosféry, potom je opäť viazaný biologickými objektmi.

Dusík je potrebný ako riedidlo kyslíka, pretože dýchanie čistého kyslíka vedie k nezvratným zmenám v tele.

Zvýšený obsah dusíka vo vdychovanom vzduchu však prispieva k vzniku hypoxie v dôsledku poklesu parciálneho tlaku kyslíka. So zvýšením obsahu dusíka vo vzduchu na 93% nastáva smrť.

Inertné plyny vzduchu okrem dusíka zahŕňajú argón, neón, hélium, kryptón a xenón. Chemicky sú tieto plyny inertné, rozpúšťajú sa v telesných tekutinách v závislosti od parciálneho tlaku, absolútne množstvo týchto plynov v krvi a tkanivách tela je zanedbateľné.

3. Dôležitou zložkou atmosférického vzduchu je oxid uhličitý (oxid uhličitý, kyselina uhličitá). V prírode je oxid uhličitý vo voľnom a viazanom skupenstve v množstve 146 miliárd ton, z čoho len 1,8 % z jeho celkového množstva obsahuje atmosférický vzduch. Väčšina (až 70 %) je v rozpustenom stave vo vodách morí a oceánov. Niektoré minerálne zlúčeniny, vápence a dolomity obsahujú asi 22 % z celkového množstva oxidu uhličitého a uhlíka. Zvyšok sumy pripadá na živočíšny a rastlinný svet, uhlie, ropu a humus.

V prírodných podmienkach prebiehajú nepretržité procesy uvoľňovania a absorpcie oxidu uhličitého. Do atmosféry sa uvoľňuje v dôsledku dýchania ľudí a zvierat, procesov spaľovania, hnitia a fermentácie, pri priemyselnom pražení vápencov a dolomitov atď. Zároveň v prírode prebiehajú procesy asimilácie oxidu uhličitého, ktorý rastliny absorbujú v procese fotosyntézy.

Oxid uhličitý hrá dôležitú úlohu v živote zvierat a ľudí, pretože je fyziologickým pôvodcom dýchacieho centra.

Pri vdychovaní vysokých koncentrácií oxidu uhličitého sú v tele narušené redoxné procesy. So zvýšením jeho obsahu vo vdychovanom vzduchu až o 4% sú zaznamenané bolesti hlavy, hučanie v ušiach, búšenie srdca a vzrušený stav; pri 8 % nastáva smrť.

Z hygienického hľadiska je obsah oxidu uhličitého dôležitým ukazovateľom, podľa ktorého sa posudzuje stupeň čistoty vzduchu v obytných a verejných budovách. Akumulácia veľkého množstva vo vzduchu v interiéri naznačuje hygienické problémy (preľudnenie, zlé vetranie).

Za normálnych podmienok, pri prirodzenom vetraní priestorov a infiltrácii vonkajšieho vzduchu cez póry stavebných materiálov, obsah oxidu uhličitého vo vzduchu obytných priestorov nepresahuje 0,2%. So zvýšením jeho koncentrácie v miestnosti sa môže zaznamenať zhoršenie pohody človeka, zníženie pracovnej kapacity. Vysvetľuje to skutočnosť, že súčasne so zvýšením množstva oxidu uhličitého vo vzduchu obytných a verejných budov sa zhoršujú ďalšie vlastnosti vzduchu: zvyšuje sa jeho teplota a vlhkosť, objavujú sa plynné produkty ľudskej životnej činnosti, tzv. nazývané antropotoxíny (merkaptán, indol, sírovodík, amoniak).

S nárastom obsahu CO 2 v ovzduší a zhoršením meteorologických podmienok v obytných a verejných budovách sa mení ionizačný režim ovzdušia (nárast počtu ťažkých a pokles počtu ľahkých iónov), čo sa vysvetľuje absorpciou ľahkých iónov pri dýchaní a kontakte s pokožkou, ako aj príjmom ťažkých iónov s vydychovaným vzduchom.

Maximálna povolená koncentrácia oxidu uhličitého vo vzduchu zdravotníckych zariadení by sa mala považovať za 0,07%, vo vzduchu obytných a verejných budov - 0,1%. Posledná uvedená hodnota sa berie ako vypočítaná pri určovaní účinnosti vetrania v obytných a verejných budovách.

4. Atmosférický vzduch obsahuje okrem hlavných zložiek aj plyny, ktoré sa uvoľňujú v dôsledku prírodných procesov prebiehajúcich na povrchu Zeme a v atmosfére.

Vodík obsiahnuté vo vzduchu v množstve 0,00005 %. Vzniká vo vysokých vrstvách atmosféry v dôsledku fotochemického rozkladu molekúl vody na kyslík a vodík. Vodík nepodporuje dýchanie, vo voľnom stave nie je absorbovaný a nie je uvoľňovaný biologickými objektmi. Okrem vodíka obsahuje atmosférický vzduch malé množstvo metánu; zvyčajne koncentrácia metánu vo vzduchu nepresahuje 0,00022%. Metán sa uvoľňuje pri anaeróbnom rozklade organických zlúčenín. Ako neoddeliteľná súčasť je súčasťou zemného plynu a plynu z ropných vrtov. Pri vdýchnutí vzduchu obsahujúceho metán vo vysokých koncentráciách je možná smrť v dôsledku zadusenia.

Ako produkt rozkladu organických látok, malé množstvá amoniak. Jeho koncentrácie závisia od stupňa kontaminácie územia splaškami a organickými emisiami. V zime je v dôsledku spomalenia procesov rozkladu koncentrácia amoniaku o niečo nižšia ako v lete. Pri anaeróbnych procesoch rozkladu organických látok s obsahom síry dochádza k tvorbe sírovodík, ktorý v nízkych koncentráciách dodáva vzduchu nepríjemný zápach. V atmosférickom vzduchu sa jód a peroxid vodíka nachádzajú v malých koncentráciách. jód sa dostáva do atmosférického vzduchu v dôsledku prítomnosti najmenších kvapiek morskej vody a morských rias. V dôsledku interakcie UV lúčov s molekulami vzduchu, peroxid vodíka; spolu s ozónom prispieva k oxidácii organických látok v atmosfére.

V atmosférickom vzduchu sú suspendovaná látka, ktoré sú zastúpené prachom prírodného a umelého pôvodu. Zloženie prírodného prachu zahŕňa kozmický, vulkanický, zemný, morský prach a prach vznikajúci pri lesných požiaroch.

Pri uvoľňovaní nerozpustených látok do atmosféry zohrávajú dôležitú úlohu prírodné procesy. samočistenie, medzi ktorými má značný význam riedenie znečistenia konvekčnými prúdmi vzduchu v blízkosti zemského povrchu. Podstatným prvkom samočistenia atmosféry je vyzrážanie veľkých častíc prachu a sadzí zo vzduchu (sedimentácia). So zvyšujúcou sa nadmorskou výškou množstvo prachu klesá; vo výške 7 - 8 km od povrchu Zeme sa nenachádza prach pozemského pôvodu. Významné Zrážky zohrávajú úlohu v samočistiacich procesoch, zvyšujú množstvo usadených sadzí a prachu. Obsah prachu v atmosférickom vzduchu je ovplyvnený meteorologickými podmienkami a rozptylom aerosólov. Hrubý prach s priemerom častíc väčším ako 10 mikrónov vypadáva rýchlo, jemný prach s priemerom častíc menším ako 0,1 mikrónu prakticky nevypadáva a je v suspenzii.