Sastav atmosferskog zraka i zagađivača

sastav atmosferskog zraka ili je atmosfera određena omjerom različitih plinova koji se u njemu nalaze, koji je bio u stalnoj varijaciji kroz povijest Zemlje. Atmosfera planeta u formaciji sadržavala je uglavnom H₂ i drugih plinova kao što je CO₂ i H₂O. Prije otprilike 4,400 milijuna godina, sastav atmosferskog zraka obogaćen je uglavnom CO₂.

S pojavom života na Zemlji došlo je do nakupljanja metana (CH₄) u atmosferi, budući da su prvi organizmi bili metanogeni. Kasnije su se pojavili fotosintetski organizmi koji su obogatili atmosferski zrak O₂.

Sastav atmosferskog zraka danas se može podijeliti u dva velika sloja, diferencirana po kemijskom sastavu; homosfera i heterosfera.

Homosphere nalazi od 80 do 100 km iznad visine i uglavnom se sastoji od dušika (78%), kisika (21%), argona (manje od 1%), ugljični dioksid, ozon, helij, vodik i metan između vrlo malim drugih elemenata prisutnih u razmjere.

Heterosfera se sastoji od plinova male molekularne težine i nalazi se iznad 100 km nadmorske visine. Prvi sloj predstavlja N₂ molekula, drugi atom O, treći helij i posljednji je formiran atomskim vodikom (H).

indeks

• 1 Povijest
  • 1.1 Stara Grčka
  • 1.2 Otkriće sastava atmosferskog zraka
• 2 Značajke
  • 2.1 Podrijetlo
  • 2.2 Struktura
• 3 Sastav primitivnog atmosferskog zraka
  • 3.1 Akumulacija CO2
  • 3.2 Nastanak života, nakupljanje metana (CH4) i smanjenje CO2
  • 3.3 Veliki oksidacijski događaj (akumulacija O2)
  • 3.4 Atmosferski dušik i njegova uloga u nastanku života
• 4 Sastav trenutnog atmosferskog zraka
  • 4.1. Homosphere
  • 4.2 Heterosfera
• 5 Reference

povijest

Studije o atmosferskom zraku počele su prije više tisuća godina. U trenutku kada su primitivne civilizacije otkrile vatru, one su počele imati ideju o postojanju zraka.

Drevna Grčka

Tijekom tog razdoblja počeo analizirati što je zrak i uloga. Na primjer, Anaxímades iz Mileta (588 pr.K.-524 prije Krista) smatrao je da je zrak bio neophodan za život jer živa bića hranili ovog elementa.

U međuvremenu, Empedoklo Acragas (495 pr.K.-435 prije Krista) smatrao da su četiri temeljna elementa života: voda, zemlja, vatra i zrak.

Aristotel (384. a.C.-322.A.) također smatra da je zrak jedan od bitnih elemenata za živa bića.

Otkriće sastava atmosferskog zraka

Godine 1773. švedski kemičar Carl Scheele otkrio je da se zrak sastoji od dušika i kisika (magmatski zrak). Kasnije, 1774. godine britanski Joseph Priestley utvrdio je da je zrak sastavljen od mješavine elemenata i da je jedan od njih bitan za život.

Godine 1776. Francuz Antoine Lavoisier nazvao je kisik elementom koji je izolirao iz toplinskog raspadanja živinog oksida.

1804. godine, prirodoslovac Alexander von Humboldt i francuski kemičar Gay-Lussac analizirali su zrak koji dolazi iz različitih dijelova planete. Istraživači su utvrdili da atmosferski zrak ima stalan sastav.

Tek krajem devetnaestog i početkom dvadesetog stoljeća, kada su otkriveni ostali plinovi koji su dio atmosferskog zraka. Među njima su argoni 1894., zatim helij 1895. i drugi plinovi (neon, argon i ksenon) 1898. godine..

značajke

Atmosferski zrak je također poznat kao atmosfera i mješavina je plinova koji pokrivaju planetu Zemlju.

izvor

Malo se zna o podrijetlu Zemljine atmosfere. Smatra se da je nakon odvajanja od sunca planet bio okružen omotačem vrlo vrućih plinova.

Ovi plinovi su se vjerojatno svodili i dolazili iz Sunca, sastavljeni uglavnom od H₂. Drugi plinovi vjerojatno su CO₂ i H₂Ili emitira intenzivna vulkanska aktivnost.

Predlaže se da se dio prisutnih plinova ohladi, kondenzira i potakne oceane. Ostali plinovi ostali su u atmosferi, a ostali su bili pohranjeni u stijenama.

struktura

Atmosferu tvore različiti koncentrični slojevi odvojeni prijelaznim zonama. Gornja granica ovog sloja nije jasno definirana, a pojedini autori postavljaju je iznad 10.000 km iznad razine mora.

Privlačnost sile gravitacije i način na koji se plin komprimira utječe na njegovu raspodjelu na površini Zemlje. Tako se najveći udio njegove ukupne mase (oko 99%) nalazi na prvih 40 km iznad razine mora.

Različite razine ili slojeva atmosferskog zraka ima kemijski sastav i različite varijacije temperature. troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera: Prema njegovoj vertikalnim rasporedom, od najbliže do najdalje od Zemljine površine, sljedeći slojevi su poznati.

S obzirom na kemijski sastav atmosferskog zraka, definirana su dva sloja: homosfera i heterosfera.

homosphere

Nalazi se u prvih 80-100 km nadmorske visine, a sastav plinova u zraku je homogen. U tome se nalaze troposfera, stratosfera i mezosfera.

heterosphere

Prisutan je iznad 100 km i karakteriziran je jer je sastav plinova prisutnih u zraku promjenjiv. Podudara se s termosferom. Sastav plinova varira na različitim visinama.

Sastav primitivnog atmosferskog zraka

Nakon formiranja Zemlje, prije otprilike 4.500 milijuna godina, počeli su se nakupljati plinovi koji su stvarali atmosferski zrak. Plinovi su uglavnom dolazili iz Zemljinog plašta, kao i od udara s planetesimalima (agregati materije koja je proizvela planete)..

Akumulacija CO₂

Velika vulkanska aktivnost na planeti počela je oslobađati različite plinove u atmosferu, kao što je N₂, CO₂ i H₂O. Počeo se akumulirati ugljični dioksid, od karbonacije (postupak fiksacije CO)₂ atmosferski u obliku karbonata) bilo je vrlo malo.

Čimbenici koji su utjecali na fiksaciju CO₂ u to su vrijeme bile kiše vrlo niskog intenziteta i vrlo smanjenog kontinentalnog područja.

Porijeklo života, nakupljanje metana (CH₄) i smanjenje CO₂

Prva živa bića koja su se pojavila na planeti koristila su CO₂ i H₂ za obavljanje disanja. Ti prvi organizmi bili su anaerobni i metanogeni (proizveli su veliku količinu metana).

Metan se nakuplja u atmosferskom zraku, jer je njegova razgradnja bila vrlo spora. Raspada se fotolizom, a u atmosferi gotovo bez kisika, ovaj proces može potrajati i do 10.000 godina.

Prema nekim geološkim zapisima, prije 3.500 milijuna godina došlo je do smanjenja CO₂ u atmosferi, što je povezano s tim CH bogatim zrakom₄ pojačali su kiše, pogodujući karbonaciji.

Veliki oksidacijski događaj (akumulacija O₂)

Smatra se da je prije 2400 milijuna godina količina O₂ na planetu je dostigla važne razine u atmosferskom zraku. Akumulacija ovog elementa povezana je s pojavom fotosintetskih organizama.

Fotosinteza je proces koji omogućuje da se organske molekule sintetiziraju iz drugih anorganskih molekula u prisutnosti svjetlosti. Tijekom njegovog pojavljivanja, O se oslobađa₂ kao sekundarni proizvod.

Visoka brzina fotosinteze koju su proizveli cijanobakterije (prvi fotosintetski organizmi) mijenjala je sastav atmosferskog zraka. Velike količine O₂ koje su oslobođene, sve se više vraćaju u atmosferu.

Ove visoke razine O₂ utjecalo na nakupljanje CH₄, budući da je ubrzao proces fotolize ovog spoja. Kroz drastično smanjenje metana u atmosferi, temperatura planeta se smanjila i došlo je do ledenog doba..

Još jedan važan učinak akumulacije O₂ na planetu, to je bilo stvaranje ozonskog omotača. O₂ atmosferski disocira djelovanjem svjetla i formira dvije čestice atomskog kisika.

Atomski kisik rekombinira se s O₂ molekularna i tvori O₃ (Ozon). Ozonski sloj tvori zaštitnu barijeru protiv ultraljubičastog zračenja, dopuštajući razvoj života na zemljinoj površini.

Atmosferski dušik i njegova uloga u nastanku života

Dušik je bitna komponenta živih organizama, budući da je neophodan za stvaranje proteina i nukleinskih kiselina. Međutim, N₂ atmosferski se ne može izravno koristiti u većini organizama.

Fiksacija dušika može biti biotička ili abiotička. Sastoji se od kombinacije N₂ s O₂ ili H₂ u obliku amonijaka, nitrata ili nitrita.

Sadržaj N₂ u atmosferskom zraku oni su ostali manje-više konstantni u Zemljinoj atmosferi. Tijekom vremena akumulacije CO₂, N fiksacija₂ U osnovi je bio abiotički, stvaranjem dušikovog oksida, koji je nastao fotokemijskom disocijacijom H molekula.₂O i CO₂ koji su bili izvor O₂.

Kada je došlo do smanjenja razine CO₂ u atmosferi, stope formiranja dušikovog oksida drastično su smanjene. Smatra se da su za to vrijeme nastali prvi biotski putovi fiksacije N₂.

Sastav trenutnog atmosferskog zraka

Atmosferski zrak nastaje mješavinom plinova i drugih vrlo složenih elemenata. Njezin sastav uglavnom je pogođen visinom.

homosphere

Utvrđeno je da je kemijski sastav suhog atmosferskog zraka na razini mora prilično konstantan. Dušik i kisik čine oko 99% mase i volumena homosfere.

Atmosferski dušik (N₂) je u omjeru 78%, dok kisik čini 21% zraka. Sljedeći najzastupljeniji element atmosferskog zraka je argon (Ar), koji zauzima manje od 1% ukupnog volumena.

Postoje i drugi elementi koji su od velike važnosti, čak i kada su u malim proporcijama. Ugljični dioksid (CO₂) je prisutan u omjeru 0,035%, a vodena para može varirati između 1 i 4%, ovisno o regiji.

Ozon (O₃) nalazi se u omjeru 0,003%, ali predstavlja bitnu prepreku za zaštitu živih bića. Također u ovom istom omjeru nalazimo nekoliko plemenitih plinova kao što su neon (Ne), kripton (Kr) i ksenon (Xe).

Osim toga, prisutna je vodik (H₂), dušikovih oksida i metana (CH₄) u vrlo malim količinama.

Drugi element koji je sastavni dio atmosferskog zraka je tekuća voda koja se nalazi u oblacima. Isto tako, nalazimo čvrste elemente kao što su spore, pelud, pepeo, soli, mikroorganizmi i mali kristali leda..

heterosphere

Na toj razini visina određuje vrstu plina koji prevladava u atmosferskom zraku. Svi plinovi su lagani (niske molekularne težine) i organizirani su u četiri različita sloja.

Smatra se da se s porastom visine najobilniji plinovi odlikuju nižom atomskom masom.

Između 100 i 200 km nadmorske visine nalazi se veća količina molekularnog dušika (N₂). Težina ove molekule je 28.013 g / mol.

Drugi sloj heterosfere prilagođen je atomskom O i nalazi se između 200 i 1000 km na razini mora. Atomska O ima masu od 15,999, što je manje teška od N₂.

Kasnije smo pronašli sloj helija visok između 1000 i 3500 km. Helij ima atomsku masu od 4.00226.

Posljednji sloj heterosfere sastoji se od atomskog vodika (H). Ovaj plin je najlakši u periodnom sustavu s atomskom masom od 1.007.

reference

1. Katz M (2011) Materijali i sirovine, Zrak. Didaktički vodič Poglavlje 2. Nacionalni institut za tehnološko obrazovanje, Ministarstvo obrazovanja. Buenos Aires Argentina. 75 str
2. Redovnici PS, C Granier, S Fuzzi i sur. (2009) Promjena sastava atmosfere - globalna i regionalna kakvoća zraka. Atmosfersko okruženje 43: 5268-5350.
3. Pla-García J i C Menor-Salván (2017.) Kemijski sastav primitivne atmosfere planete Zemlje. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R i Vega A (2015) Klimatologija. Treće izdanje. Jones i Bartlett Learning. New York, SAD. 451 str.
5. Saha K (2011) Atmosfera Zemlje, njezina fizika i dinamika. Springer-Verlag. Berlin, Njemačka.367 str.