ZLOŽENIE ATMOSFÉRICKÉHO VZDUCHU A ZNEČISŤUJÚCICH LÁTOK - PROSTREDIE - 2026

Zloženie atmosférického vzduchu alebo atmosféry je definovaný podielu rôznych plynov v nej obsiahnutých, ktorá je v neustálom kolísaní v celej histórii Zeme. Atmosféra formovacie planéty obsahoval hlavne H ₂ a ďalších plynov, ako je CO ₂ a H ₂ O. O pred 4,4 miliardy rokov, zloženie atmosférického vzduchu bola obohatená predovšetkým CO ₂ .

S výskytom života na Zemi, ku kumulácii metánu (CH ₄ ) došlo v atmosfére, pretože prvý organizmy boli methanogens. Neskôr sa objavili fotosyntetické organizmy, ktoré obohatili atmosférický vzduch O ₂ .

Celkový pohľad na zemskú atmosféru. Zdroj: Reto Stöckli (povrch pôdy, plytká voda, oblaky) Robert Simmon

Zloženie atmosférického vzduchu dnes možno rozdeliť na dve veľké vrstvy, rozlíšené chemickým zložením; homosféru a heterosféru.

Homosféra sa nachádza od 80 do 100 km nad morom a je tvorená hlavne dusíkom (78%), kyslíkom (21%), argónom (menej ako 1%), oxidom uhličitým, ozónom, héliom, vodíkom a metánom. , okrem iných prvkov prítomných vo veľmi malom pomere.

Heterosféru tvoria plyny s nízkou molekulovou hmotnosťou a nachádza sa nad nadmorskou výškou 100 km. Prvá vrstva má molekulárnu N ₂ , druhý atómový O, tretí hélium a posledný z nich je tvorený atomárneho vodíka (H).

histórie

Štúdie atmosférického vzduchu sa začali pred tisíckami rokov. V okamihu, keď primitívne civilizácie objavili oheň, začali mať predstavu o existencii vzduchu.

Staroveké Grécko

Počas tohto obdobia začali analyzovať, čo je vzduch a čo robí. Napríklad Anaxímades of Miletus (588 pnl - 524 pnl) považovali vzduch za nevyhnutný pre život, pretože živé bytosti sa živili týmto prvkom.

Empedocles of Acragas (495 pnl - 435 pnl) usúdil, že pre život existujú štyri základné prvky: voda, zem, oheň a vzduch.

Aristoteles (384 pnl - 322 pnl) tiež považoval vzduch za jeden zo základných prvkov živých bytostí.

Objavenie zloženia atmosférického vzduchu

V roku 1773 švédsky chemik Carl Scheele zistil, že vzduch je tvorený dusíkom a kyslíkom (pôvodný vzduch). Neskôr, v roku 1774, britský Joseph Priestley určil, že vzduch je tvorený zmesou prvkov a že jeden z nich je nevyhnutný pre život.

V roku 1776 Francúz Antoine Lavoisier nazval kyslík prvkom, ktorý izoloval od tepelného rozkladu oxidu ortuti.

V roku 1804 prírodovedec Alexander von Humboldt a francúzsky chemik Gay-Lussac analyzovali vzduch prichádzajúci z rôznych častí planéty. Vedci zistili, že atmosférický vzduch má konštantné zloženie.

Až na konci 19. a začiatkom 20. storočia boli objavené ďalšie plyny, ktoré sú súčasťou atmosférického vzduchu. Medzi nimi máme argón v roku 1894, potom hélium v ​​roku 1895 a ďalšie plyny (neón, argón a xenón) v roku 1898.

vlastnosti

Zemská atmosféra, v pozadí Mesiac. Zdroj: NASA, prostredníctvom Wikimedia Commons

Atmosférický vzduch je tiež známy ako atmosféra a je to zmes plynov, ktorá pokrýva planétu Zem.

pôvod

O pôvode zemskej atmosféry je známe len málo. Predpokladá sa, že po oddelení od slnka bola planéta obklopená obalom veľmi horúcich plynov.

Tieto plyny sa prípadne zníži a prichádzajúce od Slnka, zložené prevažne z H ₂ . Ostatné plyny boli zrejme CO ₂ a H ₂ O emitované intenzívnej sopečnej činnosti.

Navrhuje sa, aby sa časť prítomných plynov ochladila, kondenzovala a dala vzniknúť oceánom. Ostatné plyny zostali tvoriace atmosféru a ostatné boli uložené v horninách.

štruktúra

Atmosféru tvoria rôzne koncentrické vrstvy oddelené prechodnými zónami. Horná hranica tejto vrstvy nie je jasne definovaná a niektorí autori ju umiestnia nad 10 000 km nad hladinou mora.

Príťažlivosť gravitačnej sily a spôsob, akým sú stlačené plyny, ovplyvňujú ich distribúciu na zemskom povrchu. Najväčší podiel na celkovej hmotnosti (približne 99%) sa teda nachádza v prvých 40 km nad morom.

Vrstvy atmosféry. Zdroj: Tento obrázok SVG bol vytvorený médiom Medium69.Cette image SVG a été créée par Medium69.Úver na tento účet: William Crochot

Rôzne úrovne alebo vrstvy atmosférického vzduchu majú rôzne chemické zloženie a variácie teploty. Podľa jeho vertikálneho usporiadania, od najbližšieho k najvzdialenejšiemu od zemského povrchu, sú známe tieto vrstvy: troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra a exosféra.

Vo vzťahu k chemickému zloženiu atmosférického vzduchu sú definované dve vrstvy: homosféra a heterosféra.

Homosphere

Nachádza sa v prvých 80 - 100 km nad morom a jeho zloženie plynov vo vzduchu je homogénne. Nachádza sa tu troposféra, stratosféra a mezosféra.

heterosphere

Je prítomný nad 100 km a vyznačuje sa zložením plynov prítomných vo vzduchu. Zodpovedá termosfére. Zloženie plynov sa mení v rôznych výškach.

Zloženie primitívneho atmosférického vzduchu

Planetesimálny disk. Zdroj: Public Domain, commons.wikimedia.org

Po vytvorení Zeme, približne pred 4 500 miliónmi rokov, sa začali hromadiť plyny, ktoré tvorili atmosférický vzduch. Plyny pochádzali hlavne zo zemského plášťa, ako aj z nárazu pomocou planetesimálov (agregáty látok, ktoré pochádzajú z planét).

Budovanie CO

Veľkú sopečná činnosť na planéte začal uvoľňovať rôzne plyny do atmosféry, ako je napríklad N ₂ , CO ₂ a H ₂ O. Oxid uhličitý začal akumulovať, pretože karbonizáciou (proces, ktorým sa atmosférický CO ₂ vo forme uhličitan) bol vzácny.

Faktory, ktoré v tejto dobe ovplyvnili fixáciu CO _2, boli dažďové dažďe s veľmi nízkou intenzitou a veľmi malá kontinentálna oblasť.

Pôvod života, hromadenie metánu (CH

Prvé živé bytosti, ktoré sa objavili na svete používa CO ₂ a H ₂ vykonávať dýchanie. Tieto skoré organizmy boli anaeróbne a metanogénne (produkovali veľké množstvá metánu).

Metán sa hromadil v atmosférickom vzduchu, pretože jeho rozklad bol veľmi pomalý. Fotolýzou sa rozkladá a v atmosfére takmer bez kyslíka môže tento proces trvať až 10 000 rokov.

Podľa niektorých geologických záznamov, asi pred 3,5 miliardy rok došlo k zníženiu emisií CO ₂ v atmosfére, čo bolo spojené s tým, že vzduch bohatý na CH ₄ zosilnené dažďom, že zvýhodňuje oxid uhličitý.

Veľký oxidačný jav (akumulácia O

Predpokladá sa, že asi pred 2,4 miliardami rokov množstvo O ₂ na planéte dosiahlo významné úrovne v atmosférickom vzduchu. Hromadenie tohto prvku je spojené s výskytom fotosyntetických organizmov.

Fotosyntéza je proces, ktorý umožňuje syntézu organických molekúl z iných anorganických molekúl v prítomnosti svetla. Počas svojho výskytu sa O ₂ uvoľňuje ako vedľajší produkt.

Vysoká miera fotosyntézy vyvolaná cyanobaktériami (prvé fotosyntetické organizmy) menila zloženie atmosférického vzduchu. Veľké množstvá uvoľneného O ₂ sa vrátili do atmosféry, ktorá stále viac oxidovala.

Tieto vysoké hladiny O ₂ ovplyvnila akumuláciu CH ₄ , pretože sa urýchlil proces fotolýzy tejto zlúčeniny. Keď metán v atmosfére dramaticky poklesol, teplota planéty poklesla a došlo k zaľadneniu.

Ďalším dôležitým účinkom hromadenia O ₂ na planéte bolo vytváranie ozónovej vrstvy. Atmosférický O ₂ disociuje za pôsobenia svetla a vytvára dve atómových častíc kyslíka.

Atómové rekombinuje kyslíka s molekulárnou O ₂ a formy O ₃ (ozón). Ozónová vrstva tvorí ochrannú bariéru proti ultrafialovému žiareniu, čo umožňuje rozvoj života na zemskom povrchu.

Atmosférický dusík a jeho úloha pri vzniku života

Dusík je nevyhnutnou súčasťou živých organizmov, pretože je nevyhnutný na tvorbu proteínov a nukleových kyselín. Atmosférický N ₂ však nemôže byť použitý priamo vo väčšine organizmov.

Fixácia dusíka môže byť biotická alebo abiotická. Skladá sa z kombinácie N ₂ s O ₂ alebo H _2, za vzniku amoniaku, dusičnany alebo dusitany.

N ₂ obsahuje v atmosférickom vzduchu zostala viac či menej konštantný v zemskej atmosfére. V priebehu CO ₂ akumulačné doby , N ₂ fixácia bola v podstate abiotické, vzhľadom k tvorbe oxidov dusíka, tvorené fotochemické disociácia H ₂ O a CO ₂ molekúl , ktoré boli zdrojom O ₂ .

Keď atmosférické CO ₂ úrovne znížil , rýchlosti tvorby oxidov dusíka dramaticky klesla. Má sa za to, že počas tejto doby prvej biotické trasy N ₂ fixácie vznikol .

Aktuálne zloženie atmosférického vzduchu

Atmosférický vzduch je tvorený zmesou plynov a iných pomerne zložitých prvkov. Jeho zloženie je ovplyvnené hlavne nadmorskou výškou.

Homosphere

Zistilo sa, že chemické zloženie suchého atmosférického vzduchu na hladine mora je dosť konštantné. Dusík a kyslík tvoria asi 99% hmotnosti a objemu homosféry.

Atmosférický dusík (N ₂ ) je v pomere 78%, pričom kyslík tvorí 21% vzduchu. Ďalším najhojnejším prvkom v atmosférickom vzduchu je argón (Ar), ktorý zaberá menej ako 1% z celkového objemu.

Súčasti atmosférického vzduchu. Zdroj: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Modified.

Existujú ďalšie prvky, ktoré majú veľký význam, aj keď sú v malom rozsahu. Oxid uhličitý (CO ₂ ) je prítomná v množstve 0,035% a vodná para sa môže pohybovať medzi 1 a 4%, v závislosti od regiónu.

Ozón (O ₃ ) sa nachádza v podiele 0,003%, ale predstavuje zásadnú prekážku na ochranu živých bytostí. V rovnakom pomere nájdeme rôzne ušľachtilé plyny, ako napríklad neón (Ne), kryptón (Kr) a xenón (Xe).

Okrem toho, že je prítomnosť vodíka (H ₂ ), oxidy dusíka a metánu (CH ₄ ), vo veľmi malom množstve.

Ďalším prvkom, ktorý je súčasťou zloženia atmosférického vzduchu, je tekutá voda obsiahnutá v oblakoch. Podobne nájdeme tuhé prvky, ako sú spóry, peľ, popol, soli, mikroorganizmy a malé ľadové kryštály.

heterosphere

Na tejto úrovni nadmorská výška určuje prevládajúci druh plynu v atmosférickom vzduchu. Všetky plyny sú ľahké (s nízkou molekulovou hmotnosťou) a sú usporiadané do štyroch rôznych vrstiev.

Je vidieť, že so zvyšujúcou sa výškou, majú bohatšie plyny nižšiu atómovú hmotnosť.

V nadmorskej výške od 100 do 200 km je väčšie množstvo molekulárneho dusíka (N ₂ ). Hmotnosť tejto molekuly je 28,013 g / mol.

Druhá vrstva heterosféry je tvorená atómovým atómom O a nachádza sa medzi 200 a 1000 km nad morom. Atómový O má hmotnosť 15,999, ktorý je menej ťažké než N ₂ .

Neskôr nájdeme vrstvu hélia vysokú medzi 1 000 a 3 500 km. Hélium má atómovú hmotnosť 4,00226.

Poslednú vrstvu heterosféry tvorí atómový vodík (H). Tento plyn je najľahší v periodickej tabuľke s atómovou hmotnosťou 1,007.

Referencie

1. Katz M (2011) Materiály a suroviny, Air. Didaktická príručka Kapitola 2. Národný inštitút technologického vzdelávania, ministerstvo školstva. Buenos Aires. Argentína. 75 pp
2. Monks PS, C Granier, S. Fuzzi a kol. (2009) Atmosférické zloženie sa mení - globálna a regionálna kvalita ovzdušia. Atmospheric Enviroment 43: 5268-5350.
3. Pla-García J a C Menor-Salván (2017) Chemické zloženie primitívnej atmosféry planéty Zem. Chem. 113: 16-26.
4. Rohli R a Vega A (2015) Klimatológia. Tretia edícia. Jones a Bartlett Learning. New York, USA. 451 pp.
5. Saha K (2011) Atmosféra Zeme, jej fyzika a dynamika. Springer-Verlag. Berlín, Nemecko 367 s.