Състав на атмосферния въздух и замърсители



на състав на атмосферния въздух или атмосферата се определя от съотношението на различните газове, съдържащи се в него, което е било в постоянна вариация през цялата история на Земята. Атмосферата на планетата във формация съдържа предимно H2 и други газове като CO2 и Н2О. Преди около 4,400 милиона години съставът на атмосферния въздух е обогатен предимно от СО2.

С появата на живот на Земята се натрупва метан (СН.)4) в атмосферата, тъй като първите организми са метаногени. По-късно се появиха фотосинтетичните организми, които обогатиха атмосферния въздух на О2.

Съставът на атмосферния въздух днес може да се раздели на два големи слоя, диференцирани по техния химичен състав; хомосферата и хетеросферата.

Хомосферата се намира от 80 до 100 км над морското равнище и се състои главно от азот (78%), кислород (21%), аргон (по-малко от 1%), въглероден диоксид, озон, хелий, водород и метан. , наред с другите елементи в много малки пропорции.

Хетеросферата се състои от газове с ниско молекулно тегло и се намира над 100 км надморска височина. Първият слой представя N2 молекулярна, втора атомна О, трета хелий и последната е образувана от атомен водород (Н).

индекс

  • 1 История
    • 1.1 Древна Гърция
    • 1.2 Откриване на състава на атмосферния въздух
  • 2 Характеристики
    • 2.1 Произход
    • 2.2 Структура
  • 3 Състав на примитивен атмосферен въздух
    • 3.1 Натрупване на CO2
    • 3.2 Произход на живота, натрупване на метан (CH4) и намаляване на CO2
    • 3.3 Голямо окислително събитие (натрупване на O2)
    • 3.4 Атмосферен азот и неговата роля в произхода на живота
  • 4 Състав на текущия атмосферен въздух
    • 4.1 Хомосфера
    • 4.2 Хетеросфера
  • 5 Препратки

история

Изследванията на атмосферния въздух започнаха преди хиляди години. В момента, когато примитивните цивилизации откриха огън, те започнаха да имат представа за съществуването на въздух.

Древна Гърция

През този период те започнаха да анализират какво е въздухът и каква функция изпълнява. Например, Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) счита, че въздухът е от основно значение за живота, тъй като живите същества са били хранени с този елемент.

От друга страна, Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) счита, че има четири основни елемента за живота: вода, земя, огън и въздух..

Аристотел (384 a.C.-322 a.C.) също счита, че въздухът е един от съществените елементи за живите същества.

Откриване на състава на атмосферния въздух

През 1773 г. шведският химик Карл Шеле открил, че въздухът е съставен от азот и кислород (магнитен въздух). По-късно, през 1774 г. британският Джоузеф Пристли установява, че въздухът е съставен от смес от елементи и че един от тях е от съществено значение за живота.

През 1776 г. французинът Антоан Лавуазие нарече кислородния елемент, който изолира от термичното разлагане на живачен оксид..

През 1804 г. естественикът Александър фон Хумболт и френският химик Гей-Люсак анализираха въздуха, идващ от различни части на планетата. Изследователите установили, че атмосферният въздух има постоянен състав.

Едва в края на деветнадесети и началото на ХХ век се откриват останалите газове, които са част от атмосферния въздух. Сред тях имаме аргон през 1894 г., след това хелий през 1895 г. и други газове (неон, аргон и ксенон) през 1898 г..

функции

Атмосферният въздух е известен също като атмосфера и е смес от газове, които покриват планетата Земя.

източник

Малко се знае за произхода на земната атмосфера. Смята се, че след отделянето му от слънцето, планетата е била заобиколена от обвивка от много горещи газове.

Тези газове вероятно са редуцируеми и идващи от Слънцето, съставени главно от Н2. Други газове вероятно са CO2 и Н2Или емитиран от интензивна вулканична дейност.

Предполага се, че част от присъстващите газове се охлаждат, кондензират и дават началото на океаните. Останалите газове остават да образуват атмосферата, а други се съхраняват в скали.

структура

Атмосферата се формира от различни концентрични слоеве, разделени от преходни зони. Горната граница на този слой не е ясно определена и някои автори я поставят над 10 000 км над морското равнище.

Привличането на силата на гравитацията и начинът, по който газът се сгъстява, влияе върху неговото разпределение по земната повърхност. Така най-голямата част от общата му маса (приблизително 99%) се намира на първите 40 км над морското равнище.

Различните нива или слоеве на атмосферния въздух имат различен химичен състав и температурни промени. Според неговото вертикално разположение, от най-близката до най-отдалечената от земната повърхност, са известни следните слоеве: тропосферата, стратосферата, мезосферата, термосферата и екзосферата..

По отношение на химичния състав на атмосферния въздух се определят два слоя: хомосферата и хетеросферата.

homosphere

Намира се в първите 80-100 км над морското равнище, а съставът на газовете във въздуха е хомогенен. В това се намират тропосферата, стратосферата и мезосферата.

heterosphere

Тя се намира над 100 км и се характеризира с това, че съставът на газовете във въздуха е променлив. То съвпада с термосферата. Съставът на газовете варира на различни височини.

Състав на примитивен атмосферен въздух

След образуването на Земята, преди около 4.500 милиона години, газовете, които образуват атмосферния въздух, започнаха да се натрупват. Газовете идват главно от мантията на Земята, както и от въздействието на планетите (агрегати на материята, която произхожда от планетите)..

Натрупване на CO2

Голямата вулканична активност на планетата започна да освобождава различни газове в атмосферата, като N2, CO2 и Н2О. Въглероден диоксид започва да се натрупва, тъй като карбонизацията (процес на фиксиране на СО)2 под формата на карбонати) е оскъдна.

Факторите, които засягат CO фиксацията2 по това време те бяха дъждове с много ниска интензивност и много ниска континентална зона.

Произход на живота, натрупване на метан (СН4) и намаляване на СО2

Първите живи същества, които се появиха на планетата, използваха СО2 и Н2 да изпълнява дишането. Тези първи организми са анаеробни и метаногенни (те произвеждат голямо количество метан).

Метанът се натрупва в атмосферния въздух, защото неговото разлагане е много бавно. Разлага се чрез фотолиза и в атмосфера, почти свободна от кислород, този процес може да отнеме до 10 000 години.

Според някои геоложки данни преди около 3500 милиона години е имало намаляване на CO2 в атмосферата, която е свързана с този богат на СН въздух4 усили дъждовете, благоприятствайки карбонизацията.

Голямо окислително събитие (натрупване на О2)

Счита се, че преди около 2400 милиона години количеството O2 на планетата достига важни нива в атмосферния въздух. Натрупването на този елемент е свързано с появата на фотосинтетични организми.

Фотосинтезата е процес, който позволява на органичните молекули да бъдат синтезирани от други неорганични молекули в присъствието на светлина. По време на възникването му O се освобождава2 като вторичен продукт.

Високата скорост на фотосинтеза при цианобактериите (първите фотосинтетични организми) променя състава на атмосферния въздух. Големи количества О2 които са били освободени, се връщат в атмосферата все повече и повече окисляващи се.

Тези високи нива на О2 повлиява натрупването на СН4, тъй като ускорява процеса на фотолиза на това съединение. Чрез драстично намаляване на метана в атмосферата, температурата на планетата намалява и настъпва ледникова епоха..

Друг важен ефект от натрупването на О2 на планетата, това е образуването на озоновия слой. О2 атмосферното се дисоциира от действието на светлината и образува две частици от атомен кислород.

Атомният кислород се комбинира с О2 молекулярно и образува О3 (Озон). Озоновият слой образува защитна бариера срещу ултравиолетовото лъчение, което позволява развитието на живот на земната повърхност.

Атмосферният азот и неговата роля в произхода на живота

Азотът е съществен компонент на живите организми, тъй като той е необходим за образуването на протеини и нуклеинови киселини. Въпреки това, N2 атмосферното не може да се използва директно от повечето организми.

Фиксирането на азот може да бъде биотично или абиотично. Състои се от комбинация от N2 с О2 или Н2 за образуване на амоняк, нитрати или нитрити.

Съдържанието на N2 в атмосферния въздух те са останали повече или по-малко постоянни в атмосферата на Земята. По време на натрупване на CO2, N фиксация2 Това е основно абиотично, чрез образуване на азотен оксид, образуван от фотохимичната дисоциация на молекули Н.2О и СО2 които са били източник на О2.

Когато се наблюдава намаляване на нивата на СО2 в атмосферата скоростта на образуване на азотен оксид намалява драстично. Счита се, че през това време са възникнали първите биотични пътища на фиксиране на N2.

Състав на текущия атмосферен въздух

Атмосферният въздух се образува от смес от газове и други доста сложни елементи. Неговият състав е засегнат основно от надморската височина.

homosphere

Установено е, че химичният състав на сухия атмосферен въздух на морското равнище е доста постоянен. Азотът и кислородът съставляват около 99% от масата и обема на хомосферата.

Атмосферният азот (N2) е в съотношение 78%, докато кислородът представлява 21% от въздуха. Следващият най-разпространен елемент на атмосферния въздух е аргон (Ar), който заема по-малко от 1% от общия обем..

Има и други елементи, които са от голямо значение, дори когато са в малки пропорции. Въглероден диоксид (CO2) присъства в съотношение 0,035% и водната пара може да варира между 1 и 4%, в зависимост от региона.

Озон (O3) се намира в съотношение 0,003%, но представлява съществена бариера за защитата на живите същества. Също така в същото съотношение се намират няколко благородни газове като неон (Ne), криптон (Kr) и ксенон (Xe).

В допълнение, има присъствие на водород (Н2), азотни оксиди и метан (СН4) в много малки количества.

Друг елемент, който е част от състава на атмосферния въздух, е течната вода, съдържаща се в облаците. По същия начин откриваме твърди елементи като спори, полени, пепел, соли, микроорганизми и малки ледени кристали..

heterosphere

На това ниво надморската височина определя вида на преобладаващия газ в атмосферния въздух. Всички газове са леки (с ниско молекулно тегло) и са организирани в четири различни слоя.

Оценява се, че с увеличаването на височината най-разпространените газове имат по-ниска атомна маса.

Между 100 и 200 км надморска височина има по-голямо изобилие от молекулен азот (N2). Теглото на тази молекула е 28.013 g / mol.

Вторият слой на хетеросферата е съобразен с атома O и е разположен между 200 и 1000 км на нивото на морето. Атомът О има маса от 15,999, като е по-малка от N2.

По-късно открихме слой хелий от 1000 до 3500 км. Хелийът има атомна маса от 4.00226.

Последният слой на хетеросферата е съставен от атомен водород (Н). Този газ е най-лекият в периодичната таблица, с атомна маса от 1.007.

препратки

  1. Katz M (2011) Материали и суровини, Въздух. Дидактично ръководство Глава 2. Национален институт за технологично образование, Министерство на образованието. Буенос Айрес Аржентина. 75 стр
  2. Монасите PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Атмосферният състав променя глобалното и регионалното качество на въздуха. Атмосферна среда 43: 5268-5350.
  3. Pla-García J и C Menor-Salván (2017) Химичният състав на примитивната атмосфера на планетата Земя. Quim 113: 16-26.
  4. Rohli R и Vega A (2015) Климатология. Трето издание. Джоунс и Бартлет Обучение. Ню Йорк, САЩ. 451 стр.
  5. Саха К (2011) Атмосферата на Земята, нейната физика и динамика. Springer-Verlag. Берлин, Германия.