SESTAVA ATMOSFERSKEGA ZRAKA IN ONESNAŽEVAL - OKOLJE - 2026

Sestavek atmosferskim zrakom ali okolja je opredeljena z deležem različnih plinov v njem, ki je v nenehnem variacije v zgodovini zemlje. Atmosfero oblikovalne svetu vsebuje pretežno H ₂ in drugih plinov, kot sta CO ₂ in H ₂ O. pred približno 4,4 milijarde let, je sestavek atmosferskega zraka, obogaten v glavnem s CO ₂ .

S pojavom življenja na Zemlji se je v atmosferi pojavilo kopičenje metana (CH ₄ ), saj so bili prvi organizmi metanogeni. Kasneje, pojavil photosynthetic organizmi, ki obogatenega zraka, z O ₂ .

Splošni pogled na Zemljino atmosfero. Vir: Reto Stöckli (kopenska površina, plitva voda, oblaki) Robert Simmon

Sestavo atmosferskega zraka danes lahko razdelimo na dve veliki plasti, ki se razlikujejo po svoji kemični sestavi; homosfera in heterosfera.

Homosfera se nahaja od 80 do 100 km nadmorske višine in je sestavljena predvsem iz dušika (78%), kisika (21%), argona (manj kot 1%), ogljikovega dioksida, ozona, helija, vodika in metana , med drugimi elementi, ki so prisotni v zelo majhnih razmerjih.

Heterosfero sestavljajo plini z nizko molekulsko maso in se nahaja nad 100 km nadmorske višine. Prvo plast molekulsko N ₂ , drugi atomska O, tretji helij in zadnja je sestavljen iz atomskega vodika (H).

Zgodovina

Študije atmosferskega zraka so se začele pred več tisoč leti. V trenutku, ko so primitivne civilizacije odkrile ogenj, so začele imeti predstavo o zraku.

Antična grčija

V tem obdobju so začeli analizirati, kaj je zrak in kaj počne. Anaxímades iz Mileta (588 pr. N. Št. - 524 pr.n.št.) je na primer menil, da je zrak bistven za življenje, saj se živa bitja hranijo s tem elementom.

Empedocles iz Acragasa (495 pr. N. Št. - 435 pr.n.št.) je menil, da obstajajo štirje temeljni elementi življenja: voda, zemlja, ogenj in zrak.

Tudi Aristotel (384 pr.n.št.-322. Pr. N. Št.) Je zrak smatral za enega bistvenih elementov živih bitij.

Odkritje sestave atmosferskega zraka

Leta 1773 je švedski kemik Carl Scheele odkril, da zrak sestavljata dušik in kisik (magnetni zrak). Kasneje, leta 1774, je Britanec Joseph Priestley ugotovil, da je zrak sestavljen iz mešanice elementov in da je eden od teh bistvenega pomena za življenje.

Leta 1776 je Francoz Antoine Lavoisier pozval kisik k elementu, ki ga je izoliral pri toplotnem razpadanju živosrebrovega oksida.

Leta 1804 sta naravoslovec Alexander von Humboldt in francoski kemik Gay-Lussac analizirala zrak, ki prihaja iz različnih delov planeta. Raziskovalci so ugotovili, da ima atmosferski zrak konstantno sestavo.

Šele v poznem 19. in začetku 20. stoletja so bili odkriti drugi plini, ki so del atmosferskega zraka. Med njimi imamo argon leta 1894, nato helij leta 1895 in druge pline (neon, argon in ksenon) leta 1898.

značilnosti

Zemeljska atmosfera, v ozadju Luna. Vir: NASA, prek Wikimedia Commons

Atmosferski zrak je znan tudi kot ozračje in je mešanica plinov, ki pokriva planet Zemljo.

Poreklo

O izvoru Zemljine atmosfere je malo znanega. Šteje se, da je planet po ločitvi od sonca obkrožil ovoj zelo vročih plinov.

Ti plini so možnosti zmanjšanja in prihaja od Sonca, ki ga sestavljajo v glavnem H ₂ . Ostali plini so verjetno izpuščali CO ₂ in H ₂ O, ki jo izpušča intenzivna vulkanska aktivnost.

Predlagamo, da se del prisotnih plinov hladi, kondenzira in povzroči oceane. Ostali plini so ostali v atmosferi, drugi pa so bili shranjeni v skalah.

Struktura

Vzdušje je sestavljeno iz različnih koncentričnih slojev, ločenih s prehodnimi območji. Zgornja meja tega sloja ni jasno določena, nekateri avtorji pa ga postavljajo nad 10.000 km nadmorske višine.

Privlačnost sile gravitacije in način stiskanja plinov vpliva na njihovo porazdelitev po zemeljski površini. Tako se največji delež njegove skupne mase (približno 99%) nahaja v prvih 40 km nadmorske višine.

Sloji ozračja. Vir: To SVG sliko je ustvaril Medium69.Cette image SVG je etična črna barva Medium69. Prosimo za dobropis: William Crochot

Različne ravni ali plasti atmosferskega zraka imajo različno kemično sestavo in temperaturne razlike. Po vertikalni razporeditvi so od najbližjih do najbolj oddaljenih od Zemljinega površja znane naslednje plasti: troposfera, stratosfera, mezofera, termosfera in eksosfera.

Glede na kemijsko sestavo atmosferskega zraka sta opredeljeni dve plasti: homosfera in heterosfera.

Hosfera

Nahaja se v prvih 80-100 km nadmorske višine, njegova sestava plinov v zraku pa je homogena. V njem se nahajajo troposfera, stratosfera in mezofera.

Heterosfera

Prisotna je nad 100 km in je značilna po sestavi plinov v zraku, ki je spremenljiva. Ustreza termosferi. Sestava plinov se razlikuje pri različnih višinah.

Sestava primitivnega atmosferskega zraka

Planetesimalni disk. Vir: Javna domena, commons.wikimedia.org

Po nastanku Zemlje, približno 4500 milijonov let, so se začeli kopičiti plini, ki so tvorili atmosferski zrak. Plini so prihajali večinoma iz Zemljinega plašča, pa tudi zaradi udarcev s planetesimali (agregati snovi, ki izvirajo iz planetov).

Zbiranje CO

Velika vulkanska aktivnost na planetu je začela sproščati v ozračje različne pline, kot so N ₂ , CO ₂ in H ₂ O. Odkar se je karboniral (proces pritrditve atmosferskega CO ₂ v obliko, se je začel kopičiti ogljikov dioksid karbonat) je bilo malo.

Dejavniki, ki so vplivali na fiksiranje CO _2, so bili deževi zelo nizke intenzivnosti in zelo majhno celinsko območje.

Izvor življenja, kopičenje metana (CH

Prva živa bitja, ki so se pojavila na planetu , so za dihanje uporabljala CO ₂ in H ₂ . Ti zgodnji organizmi so bili anaerobni in metanogeni (proizvajali so velike količine metana).

Metan se je nabiral v atmosferskem zraku, ker je bilo njegovo razpadanje zelo počasno. Razpade se s fotolizo in v skoraj brez kisika lahko ta postopek traja do 10.000 let.

Po nekaterih geoloških zapisih je bilo pred približno 3,5 milijarde let v ozračju zmanjšanje CO ₂ , kar je povezano z dejstvom, da je zrak, bogat s CH _4, močneje deževal, kar je pripomoglo k gaziranju.

Veliki oksidativni dogodek (kopičenje O

Šteje se, da je pred približno 2,4 milijarde let količina O ₂ na planetu dosegla pomembne ravni v atmosferskem zraku. Kopičenje tega elementa je povezano s pojavom fotosintetskih organizmov.

Fotosinteza je postopek, ki omogoča sintezo organskih molekul iz drugih anorganskih v prisotnosti svetlobe. Med pojavom se O ₂ sprošča kot stranski proizvod.

Visoka stopnja fotosinteze, ki jo povzročajo cianobakterije (prvi fotosintetski organizmi), je spreminjala sestavo atmosferskega zraka. Velike količine O ₂ , ki so bile sproščene vrnjena v ozračje bolj oksidacijskega.

Te visoke stopnje O ₂ vplivali kopičenja CH ₄ , saj pospešilo postopek fotoliza te spojine. Ko je metan v atmosferi močno padel, se je temperatura planeta znižala in prišlo je do ledenikov.

Drug pomemben učinek kopičenja O ₂ na planetu je bil nastanek ozonske plasti. Atmosferski O ₂ disociira pod vplivom svetlobe in oblik dveh atomarnih kisikovih delcev.

Atomski kisik združi z molekulsko O ₂ in oblike O ₃ (ozon). Ozonska plast tvori zaščitno pregrado pred ultravijoličnim sevanjem, ki omogoča razvoj življenja na zemeljskem površju.

Atmosferski dušik in njegova vloga pri nastanku življenja

Dušik je bistvena sestavina živih organizmov, saj je potreben za tvorbo beljakovin in nukleinskih kislin. Vendar atmosferskega N ₂ večina organizmov ne more neposredno uporabljati.

Fiksacija dušika je lahko biotska ali abiotska. Sestoji iz kombinacije N ₂ z O ₂ ali H ₂ , da se tvori amoniak, nitrate ali nitritov.

Vsebnosti N ₂ v atmosferskem zraku so v Zemljini atmosferi ostale bolj ali manj konstantne. Med CO ₂ kopičenja obdobju , N ₂ vezanja je v bistvu abiotski zaradi tvorbe dušikovega oksida, ki jo tvori fotokemične disociacije H ₂ O in CO ₂ molekul , ki so vir O ₂ .

Ko se je atmosferska raven CO ₂ znižala , se je stopnja tvorjenja dušikovega oksida močno zmanjšala. Šteje se, da so v tem času nastale prve biotske poti fiksacije N ₂ .

Trenutna sestava atmosferskega zraka

Atmosferski zrak je sestavljen iz mešanice plinov in drugih precej zapletenih elementov. Na njegovo sestavo vpliva predvsem višina.

Hosfera

Ugotovljeno je bilo, da je kemijska sestava suhega atmosferskega zraka na morju dokaj konstantna. Dušik in kisik tvorita približno 99% mase in prostornine homosfere.

Atmosferski dušik (N ₂ ) je v deležu 78%, kisik pa 21% zraka. Naslednji najbolj bogat element atmosferskega zraka je argon (Ar), ki zavzema manj kot 1% celotne prostornine.

Sestavni deli atmosferskega zraka. Vir: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Spremenjeno.

Obstajajo še drugi elementi, ki so zelo pomembni, tudi če so v majhnih razmerjih. Ogljikov dioksid (CO ₂ ) je prisoten v deležu 0,035%, vodna para pa se lahko spreminja med 1 in 4%, odvisno od regije.

Ozon (O ₃ ) najdemo v deležu 0,003%, vendar predstavlja bistveno oviro za zaščito živih bitij. Tudi v istem deležu najdemo različne žlahtne pline, kot so neon (Ne), kripton (Kr) in ksenon (Xe).

Poleg tega, da je prisotnost vodika (H ₂ ), dušikovi oksidi in metan (CH ₄ ) v zelo majhnih količinah.

Drugi element, ki je del sestave atmosferskega zraka, je tekoča voda, ki jo vsebujejo oblaki. Prav tako najdemo trdne elemente, kot so spore, cvetni prah, pepel, soli, mikroorganizmi in majhni ledeni kristali.

Heterosfera

Na tej ravni višina določa prevladujočo vrsto plina v atmosferskem zraku. Vsi plini so lahki (nizko molekulska teža) in so organizirani v štiri različne plasti.

Vidimo, da imajo višji plini manjšo atomsko maso, ko se višina povečuje.

Med 100 in 200 km nadmorske višine je večje število molekularnega dušika (N ₂ ). Teža te molekule je 28.013 g / mol.

Drugi sloj heterosfere je sestavljen iz atomskega O in se nahaja med 200 in 1000 km nadmorske višine. Atomski O ima maso 15.999 in je manj težak kot N ₂ .

Kasneje najdemo plast helija med 1000 in 3500 km visoko. Helij ima atomsko maso 4.00226.

Zadnjo plast heterosfere sestavlja atomski vodik (H). Ta plin je v periodični tabeli najlažji, z atomsko maso 1.007.

Reference

1. Katz M (2011) Materiali in surovine, Zrak. Didaktični vodnik Poglavje 2. Nacionalni inštitut za tehnološko izobraževanje, Ministrstvo za šolstvo. Buenos Aires Argentina. 75 str
2. Menih PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Sprememba atmosferske sestave - globalna in regionalna kakovost zraka. Atmosferska okolica 43: 5268-5350.
3. Pla-García J in C Menor-Salván (2017) Kemična sestava primitivne atmosfere planeta Zemlje. Chem 113: 16–26.
4. Rohli R in Vega A (2015) Klimatologija. Tretja izdaja. Jones in Bartlett učenje. New York, ZDA. 451 pp.
5. Saha K (2011) Atmosfera Zemlje, njena fizika in dinamika. Springer-Verlag Berlin, Nemčija 367 pp.