La composition de l'air sur terre est l'une des raisons de notre vie. Sans air, une personne ne vivra que trois minutes et après 10 décès cliniques surviendra.
Pendant que nous respirons, nous vivons. Aucune autre planète du système solaire n'a une relation aussi étroite entre la chimie et la biologie. Notre monde est unique.
Selon le territoire, le volume du composant principal du gaz vital est de 16 à 20% - c'est l'oxygène, dont la formule est O 2. Sa variation est ressentie dans l'espace comme une "fraîcheur" après un orage - c'est ozone O 3.
A partir de cet article, vous apprendrez tous les secrets de la coquille d'air de la terre. Qu'adviendra-t-il du monde sans un composant ? Quel mal peut-il faire ? Comment une légère détérioration de l'atmosphère affectera-t-elle la vie?
Qu'est-ce que l'air
Les anciens Grecs utilisaient deux mots comme définition de l'air : calamus, qui signifiait les couches inférieures de l'atmosphère (Dim), et éther signifiait les couches supérieures brillantes de l'atmosphère (espace transcendantal).
En alchimie, le symbole de l'air est un triangle divisé en deux par une ligne horizontale.
DANS monde moderne, cela correspondrait à une telle définition - mélange de gaz, entourant la planète, qui protège de la pénétration du rayonnement solaire et des fortes doses de rayonnement ultraviolet.
Au cours d'une période de développement de plusieurs millions d'années, la planète s'est transformée substances gazeuses et créé un bouclier protecteur unique, presque impossible à voir. Leur fraction massique est incommensurablement petite pour l'espace.
Rien d'autre n'a d'impact sur la formation du monde. Si nous nous souvenons qu'une partie des masses d'air est constituée d'oxygène, alors que se passera-t-il sur terre sans lui ? Les bâtiments et les structures s'effondreront.
Les ponts métalliques et autres structures qui fascinent des millions de touristes se transformeront en un seul bloc en raison du petit nombre de molécules d'oxygène (dans cette situation, proche de zéro). La vie de tous les organismes vivants de la planète s'aggravera et certains mèneront à la mort.
Les mers et les océans, s'évaporant sous forme d'hydrogène, disparaîtront. Et lorsque la planète deviendra comme la lune, un feu de rayonnement régnera, brûlant les restes de la flore, car sans oxygène, la température augmentera beaucoup, mais sans l'atmosphère, il n'y aura aucune protection contre le soleil.
De quoi est composé l'air
Presque toutes atmosphère terrestre se compose de cinq gaz seulement : l'azote, l'oxygène, la vapeur d'eau, l'argon et le dioxyde de carbone.
D'autres mélanges y sont également présents, mais dans un souci de pureté de présentation composition chimique la vapeur d'eau ne sera pas prise en compte. Il convient de mentionner que dans la masse d'air, il n'occupe pas plus de cinq pour cent.
Composition de l'air en pourcentage
Idéalement, l'air recueilli dans un bocal est composé de :
- 78 pour cent d'azote;
- 16 à 20 % d'oxygène ;
- 1 pour cent d'argon;
- trois centièmes de pour cent de dioxyde de carbone ;
- un millième de pour cent de néon ;
- 0,0002 % de méthane.
Les plus petits composants sont :
- hélium - 0,000524%;
- krypton - 0,000114 % ;
- hydrogène - H2 0,00005 % ;
- xénon - 0,0000087%;
- ozone O 3 - 0,000007 %;
- dioxyde d'azote - 0,000002%;
- iode - 0,000001%;
- monoxyde de carbone;
- ammoniac.
Composition de l'air inspiré et expiré
La respiration prime sur les autres besoins humains. Depuis le cours scolaire, tout le monde sait qu'une personne inhale de l'oxygène et exhale du dioxyde de carbone. Bien que dans la vie, en plus de l'O 2 pur, d'autres substances sont présentes dans l'air.
Inspire Expire. Un cycle similaire se répète environ 22 000 fois par jour, au cours duquel de l'oxygène est consommé, ce qui maintient la vitalité du corps humain. Le problème est que les tissus pulmonaires délicats sont attaqués par la pollution de l'air, les solutions de nettoyage, les fibres, les fumées et la poussière.
La première moitié de l'article parlait de la réduction de l'oxygène, mais de ce qui se passerait avec une augmentation. Doubler la concentration du gaz principal conduirait à une réduction de la consommation de carburant dans les voitures.
En inhalant plus d'oxygène, une personne deviendrait beaucoup plus psychologiquement positive. Cependant, pour certains insectes, un climat favorable leur permettrait de grossir. Il existe un certain nombre de théories qui prédisent cela. Il semble que personne n'aimerait rencontrer une araignée de la taille d'un chien, et on ne peut que fantasmer sur la croissance de grands représentants.
En inhalant moins de métaux lourds, l'humanité pourrait vaincre un certain nombre de maladies complexes, mais un tel projet demandera beaucoup d'efforts. Il existe tout un programme visant à créer un paradis pratique sur terre : dans chaque maison, pièce, ville ou pays. Son objectif est de rendre l'atmosphère plus propre, de sauver les gens des travaux dangereux dans les mines et la métallurgie. Un lieu où les emplois seraient occupés par des maîtres de leur métier.
Il est important qu'il soit possible d'inhaler un air propre, non touché par l'industrie, mais cela nécessite une volonté politique, ou mieux, une volonté mondiale. En attendant, les gens sont occupés à chercher de l'argent et des technologies bon marché (sales), il ne reste plus qu'à inhaler le smog de la ville. Combien de temps cela va durer est inconnu.
Une carte vous permettra d'évaluer visuellement l'air atmosphérique de la capitale de notre pays, qui est inhalé par plus d'une douzaine de personnes.
Valeur hygiénique de l'air atmosphérique
Officiellement, la pollution de l'air peut être définie comme la teneur en substances nocives dans l'air ou en particules ou molécules biologiques microscopiques qui présentent un danger pour la santé des organismes vivants : humains, animaux ou végétaux.
Le niveau de pollution de l'air à un endroit particulier dépend principalement de la source ou des sources de pollution. Ceci comprend:
- gaz d'échappement de véhicules;
- centrales au charbon;
- installations industrielles et autres sources de pollution.
Tout ce qui précède vomit dans l'air Divers types substances dangereuses et toxines, dépassant la norme par des dizaines, voire des centaines de fois. En combinaison avec sources naturelles- volcans, geysers, etc. - un cocktail mortel de masses d'air toxiques se crée, communément appelé "smog".
La preuve de la culpabilité de chacun est claire. Nos choix personnels et notre industrie peuvent avoir un effet néfaste sur le gaz dont nous avons tant besoin. Depuis un siècle de percée technologique, la nature a réussi à souffrir, ce qui signifie que la revanche est inévitable.
En augmentant les émissions, l'humanité s'approche de l'abîme, d'où il n'y a pas de retour et ne peut pas être. Avant qu'il ne soit trop tard, au moins quelque chose devrait être corrigé. Il a été prouvé que les technologies industrielles alternatives peuvent aider à purifier l'air à Moscou, Saint-Pétersbourg, Tokyo, Berlin et dans toute autre grande ville.
Voici quelques solutions :
- Remplacez l'essence par l'électricité dans les voitures, et le ciel au-dessus de la ville deviendra un peu plus beau.
- Retirez les centrales à charbon des villes, laissez-les entrer dans l'histoire du pays, commencez à utiliser l'énergie du soleil, de l'eau et du vent. Ensuite, après la pluie, la suie ne s'envolera pas de la cheminée de la prochaine plante, mais il n'y aura que l'odeur de «fraîcheur».
- Plantez un arbre dans le parc. Si des milliers de personnes le font, alors les asthmatiques et les personnes déprimées cesseront de se rendre dans les hôpitaux à la recherche d'une recette unique de la bouche d'un psychologue.
L'air est mélange naturel divers gaz. Surtout, il contient des éléments tels que l'azote (environ 77%) et l'oxygène, moins de 2% sont de l'argon, du dioxyde de carbone et d'autres gaz inertes.
Oxygène ou O2 - le deuxième élément tableau périodique et le composant le plus important, sans lequel la vie existerait à peine sur la planète. Il participe à divers processus dont dépendent tous les êtres vivants.
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Composition de l'air
O2 remplit la fonction processus oxydatifs dans corps humain , qui vous permettent de libérer de l'énergie pour une vie normale. Au repos corps humain nécessite environ 350 millilitres d'oxygène, avec de graves activité physique cette valeur augmente de trois à quatre fois.
Quel est le pourcentage d'oxygène dans l'air que nous respirons ? La norme est 20,95% . L'air expiré contient moins O2 - 15,5-16 %. La composition de l'air expiré comprend également du dioxyde de carbone, de l'azote et d'autres substances. Une diminution ultérieure du pourcentage d'oxygène entraîne un dysfonctionnement et une valeur critique de 7 à 8% provoque décès.
D'après le tableau, vous pouvez comprendre, par exemple, que l'air expiré contient beaucoup d'azote et d'éléments supplémentaires, mais O2 seulement 16,3 %. La teneur en oxygène de l'air inhalé est d'environ 20,95 %.
Il est important de comprendre ce qu'est un élément tel que l'oxygène. O2 - le plus commun sur terre élément chimique qui est incolore, inodore et insipide. Il remplit la fonction la plus importante d'oxydation dans.
Sans le huitième élément du tableau périodique ne peut pas obtenir le feu. L'oxygène sec améliore les performances électriques et propriétés protectrices films, pour réduire leur charge d'espace.
Cet élément est contenu dans les composés suivants :
- Silicates - ils contiennent environ 48% d'O2.
- (marin et frais) - 89%.
- Aérien - 21 %.
- Autres composés de la croûte terrestre.
L'air contient non seulement des substances gazeuses, mais aussi vapeurs et aérosols et divers contaminants. Il peut s'agir de poussière, de saleté ou d'autres petits débris divers. Il contient microbes qui peuvent causer diverses maladies. Grippe, rougeole, coqueluche, allergènes et autres maladies - ceci n'est qu'une petite liste conséquences négatives, qui apparaissent lorsque la qualité de l'air se dégrade et que le niveau de bactéries pathogènes augmente.
Le pourcentage d'air est la quantité de tous les éléments qui le composent. Il est plus pratique de montrer clairement en quoi consiste l'air, ainsi que le pourcentage d'oxygène dans l'air, sur le diagramme.
Le diagramme montre quel gaz contient le plus dans l'air. Les valeurs qui y sont indiquées seront légèrement différentes pour l'air inspiré et expiré.
Diagramme - rapport d'air.
Il existe plusieurs sources à partir desquelles l'oxygène se forme :
- Végétaux. Dès le cours de biologie à l'école, on sait que les plantes libèrent de l'oxygène lorsqu'elles absorbent du dioxyde de carbone.
- Décomposition photochimique de la vapeur d'eau. Le processus est observé sous l'action radiation solaire V couche supérieure atmosphère.
- Mélange des courants d'air dans les basses couches atmosphériques.
Les fonctions de l'oxygène dans l'atmosphère et pour le corps
Pour une personne, le soi-disant pression partielle, que le gaz pourrait produire s'il occupait tout le volume occupé du mélange. La pression partielle normale à 0 mètre au-dessus du niveau de la mer est 160 millimètres de mercure. Une augmentation de l'altitude entraîne une diminution de la pression partielle. Cet indicateur est important, car l'apport d'oxygène à tous les organes importants et en dépend.
L'oxygène est souvent utilisé pour traitement diverses maladies . Les bouteilles d'oxygène, les inhalateurs aident les organes humains à fonctionner normalement en présence d'un manque d'oxygène.
Important! La composition de l'air est influencée par de nombreux facteurs, respectivement, le pourcentage d'oxygène peut changer. La situation environnementale négative entraîne une détérioration de la qualité de l'air. Dans les mégapoles et les grandes agglomérations urbaines, la proportion de dioxyde de carbone (CO2) sera plus élevée que dans les petites agglomérations ou dans les forêts et les zones protégées. La taille a également une grande influence. pourcentage il y aura moins d'oxygène dans les montagnes. Nous pouvons considérer l'exemple suivant - sur le mont Everest, qui atteint une hauteur de 8,8 km, la concentration d'oxygène dans l'air sera 3 fois plus faible que dans les basses terres. Pour un séjour en toute sécurité sur les hauts sommets, vous devez utiliser des masques à oxygène.
La composition de l'air a changé au fil des ans. processus évolutifs, catastrophes naturelles conduit à des changements dans , donc diminution du pourcentage d'oxygène requis pour fonctionnement normal bioorganismes. Plusieurs étapes historiques peuvent être envisagées :
- ère préhistorique. A cette époque, la concentration d'oxygène dans l'atmosphère était environ 36%.
- il y a 150 ans O2 occupé 26% de la composition totale de l'air.
- Actuellement, la concentration d'oxygène dans l'air est un peu moins de 21 %.
Le développement ultérieur du monde environnant peut conduire à une nouvelle modification de la composition de l'air. Il est peu probable que la concentration d'O2 soit inférieure à 14 % dans un avenir prévisible, car cela entraînerait perturbation du corps.
À quoi mène le manque d'oxygène ?
Un faible apport est le plus souvent observé dans des véhicules étouffants, des pièces mal aérées ou en hauteur . La baisse des niveaux d'oxygène dans l'air peut causer Influence négative sur le corps. Il y a épuisement des mécanismes, la plus grande influence est système nerveux. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles le corps souffre d'hypoxie:
- Carence en sang. appelé avec une intoxication au monoxyde de carbone. Cette situation abaisse la composante oxygène du sang. Ceci est dangereux car le sang cesse de fournir de l'oxygène à l'hémoglobine.
- déficience circulatoire. C'est possible avec diabète, insuffisance cardiaque. Dans une telle situation, le transport sanguin s'aggrave ou devient impossible.
- Les facteurs histotoxiques affectant le corps peuvent entraîner la perte de la capacité d'absorber l'oxygène. Se pose en cas d'empoisonnement ou en raison d'une forte exposition.
Selon un certain nombre de symptômes, on peut comprendre que le corps a besoin d'O2. Tout d'abord augmentation du rythme respiratoire. Il augmente également le rythme cardiaque. Ces fonctions de protection sont conçus pour fournir de l'oxygène aux poumons et leur fournir du sang et des tissus.
Le manque d'oxygène provoque maux de tête, somnolence accrue, détérioration de la concentration. Les cas isolés ne sont pas si terribles, ils sont assez faciles à corriger. Pour normaliser l'insuffisance respiratoire, le médecin prescrit des médicaments bronchodilatateurs et d'autres médicaments. Si l'hypoxie prend des formes sévères, comme perte de coordination d'une personne ou même état comateux le traitement devient plus difficile.
Si des symptômes d'hypoxie sont détectés, il est important consulter immédiatement un médecin et ne pas se soigner soi-même, car l'utilisation d'une drogue particulière dépend des causes de la violation. Aide pour les cas bénins traitement au masque à oxygène et des oreillers, l'hypoxie sanguine nécessite une transfusion sanguine et la correction des causes circulaires n'est possible qu'avec une intervention chirurgicale sur le cœur ou les vaisseaux sanguins.
L'incroyable voyage de l'oxygène à travers notre corps
Conclusion
L'oxygène est le plus important composante aérienne, sans laquelle il est impossible de réaliser de nombreux processus sur Terre. La composition de l'air a changé au cours de dizaines de milliers d'années en raison de processus évolutifs, mais maintenant la quantité d'oxygène dans l'atmosphère a atteint la valeur à 21%. La qualité de l'air qu'une personne respire affecte sa santé par conséquent, il est nécessaire de surveiller sa propreté dans la pièce et d'essayer de réduire la pollution de l'environnement.
La composition chimique de l'air
L'air a la composition chimique suivante : azote-78,08 %, oxygène-20,94 %, gaz inertes-0,94 %, dioxyde de carbone-0,04 %. Ces indicateurs dans la couche de surface peuvent fluctuer dans des limites insignifiantes. L'homme a essentiellement besoin d'oxygène, sans lequel il ne peut pas vivre, comme les autres organismes vivants. Mais maintenant, il a été étudié et prouvé que d'autres constituants de l'air sont également d'une grande importance.
L'oxygène est un gaz incolore et inodore, très soluble dans l'eau. Une personne inhale environ 2722 litres (25 kg) d'oxygène par jour au repos. L'air expiré contient environ 16% d'oxygène. La nature de l'intensité des processus oxydatifs dans le corps dépend de la quantité d'oxygène consommée.
L'azote est un gaz incolore et inodore, inactif, sa concentration dans l'air expiré ne change presque pas. Il joue un rôle physiologique important dans la création de la pression atmosphérique, qui est vitale, et, avec les gaz inertes, dilue l'oxygène. Avec les aliments végétaux (en particulier les légumineuses), l'azote sous forme liée pénètre dans le corps des animaux et participe à la formation des protéines animales et, par conséquent, des protéines du corps humain.
Le dioxyde de carbone est un gaz incolore au goût aigre et à l'odeur particulière, très soluble dans l'eau. L'air exhalé des poumons en contient jusqu'à 4,7 %. Une augmentation de la teneur en dioxyde de carbone de 3% dans l'air inhalé affecte négativement l'état du corps, il y a des sensations de compression de la tête et des maux de tête, la pression artérielle augmente, le pouls ralentit, des acouphènes apparaissent et l'excitation mentale peut être observé. Avec une augmentation de la concentration de dioxyde de carbone jusqu'à 10% dans l'air inhalé, une perte de conscience se produit, puis un arrêt respiratoire peut survenir. De fortes concentrations conduisent rapidement à la paralysie des centres cérébraux et à la mort.
Les principales impuretés chimiques qui polluent l'atmosphère sont les suivantes.
monoxyde de carbone(CO) - un gaz incolore et inodore, appelé "monoxyde de carbone". Il se forme à la suite d'une combustion incomplète de combustibles fossiles (charbon, gaz, pétrole) dans des conditions de manque d'oxygène à basse température.
Gaz carbonique(CO 2), ou dioxyde de carbone - un gaz incolore avec une odeur et un goût aigres, un produit de l'oxydation complète du carbone. C'est l'un des gaz à effet de serre.
Le dioxyde de soufre(SO 2) ou dioxyde de soufre est un gaz incolore à odeur piquante. Il se forme lors de la combustion de combustibles fossiles contenant du soufre, principalement le charbon, ainsi que lors du traitement des minerais de soufre. Il est impliqué dans la formation des pluies acides. L'exposition prolongée au dioxyde de soufre sur une personne entraîne des troubles circulatoires et un arrêt respiratoire.
oxydes d'azote(oxyde et dioxyde d'azote). Formé au cours de tous les processus de combustion, principalement sous forme d'oxyde d'azote. L'oxyde nitrique s'oxyde rapidement en dioxyde, qui est un gaz rouge-blanc avec une odeur désagréable qui affecte fortement les muqueuses humaines. Plus la température de combustion est élevée, plus la formation d'oxydes d'azote est intense.
Ozone- un gaz à l'odeur caractéristique, oxydant plus fort que l'oxygène. Il est considéré comme l'un des plus toxiques de tous les polluants atmosphériques courants. Dans la couche atmosphérique inférieure, l'ozone se forme à la suite de processus photochimiques impliquant du dioxyde d'azote et des composés organiques volatils (COV).
hydrocarbures- les composés chimiques du carbone et de l'hydrogène. Ceux-ci comprennent des milliers de polluants atmosphériques différents présents dans l'essence non brûlée, les liquides de nettoyage à sec, les solvants industriels, etc. De nombreux hydrocarbures sont dangereux en eux-mêmes. Par exemple, le benzène, l'un des composants de l'essence, peut provoquer la leucémie, et l'hexane peut endommager gravement le système nerveux humain. Le butadiène est un puissant cancérigène.
Mener- un métal gris argenté, toxique sous toutes ses formes connues. Largement utilisé dans la production de soudure, peinture, munitions, alliage d'impression, etc. Le plomb et ses composés, pénétrant dans le corps humain, réduisent l'activité des enzymes et perturbent le métabolisme. De plus, ils ont la capacité de s'accumuler dans le corps humain. Les composés de plomb constituent une menace particulière pour les enfants, perturbant leur développement mental, leur croissance, leur audition, la parole de l'enfant et sa capacité de concentration.
Fréons- un groupe de substances halogénées synthétisées par l'homme. Les fréons, qui sont des carbones chlorés et fluorés (CFC), en tant que gaz peu coûteux et non toxiques, sont largement utilisés comme réfrigérants dans les réfrigérateurs et les climatiseurs, agents moussants, dans les installations de extincteur à gaz, corps de travail des conditionnements aérosols (vernis, déodorants).
poussière industrielle Selon le mécanisme de leur formation, ils sont répartis dans les classes suivantes:
poussière mécanique - se forme à la suite du broyage du produit au cours du processus technologique,
sublimés - se forment à la suite de la condensation volumétrique de vapeurs de substances lors du refroidissement d'un gaz traversant un appareil, une installation ou une unité de traitement,
cendres volantes - le résidu de combustible non combustible contenu dans les fumées en suspension, se forme à partir de ses impuretés minérales lors de la combustion,
suie industrielle - un carbone solide hautement dispersé, qui fait partie d'une émission industrielle, se forme lors de la combustion incomplète ou de la décomposition thermique des hydrocarbures.
Le principal paramètre caractérisant les particules en suspension est leur taille, qui varie dans une large gamme - de 0,1 à 850 microns. Les particules les plus dangereuses sont de 0,5 à 5 microns, car elles ne se déposent pas dans les voies respiratoires et ce sont elles qu'une personne inhale.
Dioxines appartiennent à la classe des composés polycycliques polychlorés. Sous ce nom, plus de 200 substances sont combinées - les dibenzodioxines et les dibenzofuranes. L'élément principal des dioxines est le chlore, qui dans certains cas peut être remplacé par du brome. De plus, les dioxines contiennent de l'oxygène, du carbone et de l'hydrogène.
L'air atmosphérique agit comme une sorte de médiateur de la pollution de tous les autres objets de la nature, contribuant à la propagation de grandes masses de pollution sur des distances considérables. Les émissions industrielles aéroportées (impuretés) polluent les océans, acidifient le sol et l'eau, modifient le climat et détruisent la couche d'ozone.
La composition gazeuse de l'air atmosphérique est l'une des indicateurs clefétat du milieu naturel. Le contenu des principaux gaz près de la surface de la Terre en pourcentage est :
azote - 78,09%,
oxygène - 20,95%,
vapeur d'eau - 1,6%,
argon-0,93%,
· dioxyde de carbone - 0,04 % (les données sont basées sur des conditions normales tº=25 ºC, P=760 mm Hg).
Azote- le gaz, qui est le composant principal de l'air. Sous la normale pression atmosphérique et basses températures, l'azote est inerte. La dissociation des molécules d'azote et leur désintégration en azote atomique se produisent à des altitudes supérieures à 200 km.
Oxygène- produit par les plantes en cours de photosynthèse (environ 100 milliards de tonnes par an). Au cours de l'évolution chimique, l'un des premiers changements majeurs a été le passage d'une atmosphère réductrice à une atmosphère oxydante, dans laquelle les systèmes biologiques qui caractérisent la vie actuelle sur Terre ont commencé à se développer. Il a été établi qu'avec une diminution de la proportion d'oxygène dans la composition de l'air à 16%, les principaux processus naturels - respiration, combustion et décomposition - s'arrêteront.
Gaz carbonique(dioxyde de carbone) pénètre dans l'air à la suite des processus de combustion du carburant, de respiration, de décomposition et de décomposition de la matière organique. Il n'y a pas d'accumulation significative de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, car il est absorbé par les plantes lors de la photosynthèse.
De plus, l'air contient toujours : néon, hélium, méthane, krypton, oxydes d'azote, xénon, hydrogène. Mais ces composants sont contenus dans des quantités ne dépassant pas des millièmes de pour cent. Cette composition de l'air atmosphérique peut être considérée comme caractéristique de l'absolu moderne l'air pur. Cependant, il ne le fait jamais.
De nombreuses impuretés qui pénètrent dans l'air atmosphérique à partir de diverses sources naturelles et artificielles dans Différents composants Les terres d'intensité variable dans le temps constituent ses impuretés non permanentes, que l'on peut appeler conditionnellement pollution .
Parmi les facteurs naturels de pollution figurent :
UN) la pollution de l'air extraterrestre par la poussière cosmique et rayonnement cosmique;
b) la pollution terrestre de l'atmosphère lors des éruptions volcaniques, l'altération des roches, les tempêtes de poussière, les incendies de forêt dus à la foudre et l'élimination des sels marins.
Classiquement, la pollution naturelle de l'atmosphère est divisée en pollution continentale et marine, ainsi qu'inorganique et organique.
L'un des plus constamment présents dans air atmosphérique impuretés - particules en suspension. Ils peuvent être à la fois minéraux et organiques, dont une partie importante est le pollen et les spores végétales, les spores fongiques, les micro-organismes. Souvent la poussière se forme minuscules particules sol et, en plus des minéraux, contient une certaine quantité de matière organique.
Avec de la fumée feux de forêt les particules de suie, c'est-à-dire le carbone, et les produits de la combustion incomplète du bois, c'est-à-dire diverses substances organiques, dont de nombreux composés phénoliques aux propriétés mutagènes et cancérigènes, pénètrent dans l'air.
La poussière et les cendres volcaniques contiennent une certaine quantité de sels solubles de potassium, de calcium, de magnésium et d'autres substances importantes pour la nutrition minérale des plantes. Les oxydes de soufre, d'azote, de carbone et de chlore pénètrent dans l'atmosphère avec les gaz volcaniques. Le dioxyde de carbone pénètre dans la réserve de carbone atmosphérique, les oxydes d'azote et de soufre sont rapidement lessivés par les pluies et pénètrent dans le sol sous forme de solutions acides faibles.
L'air atmosphérique est en interaction et métabolisme constants avec la coquille de pierre de la Terre - la lithosphère et la coquille d'eau - l'hydrosphère. Le rôle de l'atmosphère dans la circulation des substances qui déterminent la vie sur notre planète est très important. Le cycle de l'eau traverse l'atmosphère. Les cendres volcaniques transportées par les vents enrichissent le sol d'éléments de nutrition minérale des plantes. Le dioxyde de carbone émis par les volcans, entrant dans l'atmosphère, est inclus dans le cycle du carbone et absorbé par les plantes.
sources naturelles les impuretés atmosphériques ont toujours existé. Les modes d'élimination de l'air pour différentes impuretés peuvent être différents : précipitation de poussière, lessivage avec précipitation, absorption par les plantes ou la surface de l'eau, etc. Il existe un équilibre naturel entre l'entrée d'impuretés dans l'atmosphère et son auto-nettoyage, à la suite de quoi, pour toute substance faisant partie des impuretés, vous pouvez spécifier les limites naturelles de sa teneur dans l'air, appelée arrière-plan.
La structure et la composition de l'atmosphère terrestre, il faut le dire, n'ont pas toujours été des valeurs constantes à l'une ou l'autre période du développement de notre planète. Aujourd'hui structure verticale cet élément, qui a une "épaisseur" totale de 1,5 à 2,0 mille km, est représenté par plusieurs couches principales, notamment :
- Troposphère.
- tropopause.
- Stratosphère.
- Stratopause.
- mésosphère et mésopause.
- Thermosphère.
- exosphère.
Éléments de base de l'atmosphère
La troposphère est une couche dans laquelle de forts mouvements verticaux et horizontaux sont observés, c'est ici que se forment le temps, les précipitations et les conditions climatiques. Il s'étend sur 7 à 8 kilomètres de la surface de la planète presque partout, à l'exception des régions polaires (là - jusqu'à 15 km). Dans la troposphère, on observe une diminution progressive de la température, d'environ 6,4°C à chaque kilomètre d'altitude. Ce chiffre peut différer selon les latitudes et les saisons.
La composition de l'atmosphère terrestre dans cette partie est représentée par les éléments suivants et leurs pourcentages :
Azote - environ 78 % ;
Oxygène - près de 21 % ;
Argon - environ un pour cent;
Dioxyde de carbone - moins de 0,05%.
Composition unique jusqu'à une hauteur de 90 kilomètres
De plus, vous pouvez trouver ici de la poussière, des gouttelettes d'eau, de la vapeur d'eau, des produits de combustion, des cristaux de glace, sels marins, de nombreuses particules d'aérosols, etc. Une telle composition de l'atmosphère terrestre est observée jusqu'à environ quatre-vingt-dix kilomètres de hauteur, de sorte que l'air a à peu près la même composition chimique, non seulement dans la troposphère, mais également dans les couches sus-jacentes. Mais là-bas, l'ambiance est fondamentalement différente. propriétés physiques. La couche qui a une composition chimique commune s'appelle l'homosphère.
Quels autres éléments se trouvent dans l'atmosphère terrestre ? En pourcentage (en volume, dans de l'air sec), des gaz tels que le krypton (environ 1,14 x 10 -4), le xénon (8,7 x 10 -7), l'hydrogène (5,0 x 10 -5), le méthane (environ 1,7 x 10 - 4), protoxyde d'azote (5,0 x 10 -5), etc. En termes de pourcentage massique des composants répertoriés, le protoxyde d'azote et l'hydrogène sont les plus nombreux, suivis de l'hélium, du krypton, etc.
Propriétés physiques des différentes couches atmosphériques
Les propriétés physiques de la troposphère sont étroitement liées à son attachement à la surface de la planète. De là, la chaleur solaire réfléchie sous forme de rayons infrarouges est renvoyée, y compris les processus de conduction thermique et de convection. C'est pourquoi la température baisse à mesure que l'on s'éloigne de la surface de la terre. Ce phénomène est observé jusqu'à la hauteur de la stratosphère (11-17 kilomètres), puis la température devient pratiquement inchangée jusqu'au niveau de 34-35 km, puis il y a à nouveau une augmentation des températures jusqu'à des hauteurs de 50 kilomètres ( la limite supérieure de la stratosphère). Entre la stratosphère et la troposphère, il y a une fine couche intermédiaire de la tropopause (jusqu'à 1-2 km), où des températures constantes sont observées au-dessus de l'équateur - environ moins 70 ° C et en dessous. Au-dessus des pôles, la tropopause "se réchauffe" en été jusqu'à moins 45°C, en hiver les températures oscillent ici autour de -65°C.
La composition gazeuse de l'atmosphère terrestre comprend élément important comme l'ozone. Il y en a relativement peu près de la surface (dix puissance moins un pour cent), puisque le gaz se forme sous l'influence de rayons de soleil de l'oxygène atomique dans la haute atmosphère. En particulier, la majeure partie de l'ozone se trouve à une altitude d'environ 25 km, et l'ensemble de "l'écran d'ozone" est situé dans des zones de 7 à 8 km dans la région des pôles, de 18 km à l'équateur et jusqu'à cinquante kilomètres en général au-dessus de la surface de la planète.
L'atmosphère protège du rayonnement solaire
La composition de l'air dans l'atmosphère terrestre joue un rôle très rôle important dans la préservation de la vie, en tant qu'individu éléments chimiques et les compositions restreignent avec succès l'accès radiation solaireà la surface de la terre et aux personnes, animaux et plantes qui y vivent. Par exemple, les molécules de vapeur d'eau absorbent efficacement presque toutes les gammes de rayonnement infrarouge, à l'exception des longueurs comprises entre 8 et 13 microns. L'ozone, en revanche, absorbe les ultraviolets jusqu'à une longueur d'onde de 3100 A. Sans sa fine couche (en moyenne 3 mm si elle est placée à la surface de la planète), seules l'eau à plus de 10 mètres de profondeur et les grottes souterraines, où le rayonnement solaire n'atteint pas, peut être habité. .
Zéro Celsius à la stratopause
Entre les deux niveaux suivants de l'atmosphère, la stratosphère et la mésosphère, il y a une couche remarquable - la stratopause. Cela correspond approximativement à la hauteur des maxima d'ozone et ici une température relativement confortable pour l'homme est observée - environ 0°C. Au-dessus de la stratopause, dans la mésosphère (commence quelque part à une altitude de 50 km et se termine à une altitude de 80-90 km), il y a à nouveau une baisse de température à mesure que la distance à la surface de la Terre augmente (jusqu'à moins 70-80 ° C). Dans la mésosphère, les météores s'éteignent généralement complètement.
Dans la thermosphère - plus 2000 K !
La composition chimique de l'atmosphère terrestre dans la thermosphère (commence après la mésopause à partir d'altitudes d'environ 85-90 à 800 km) détermine la possibilité d'un phénomène tel que le réchauffement progressif des couches d '"air" très raréfié sous l'influence du soleil radiation. Dans cette partie de la "couverture aérienne" de la planète, des températures de 200 à 2000 K se produisent, qui sont obtenues en relation avec l'ionisation de l'oxygène (au-dessus de 300 km est l'oxygène atomique), ainsi que la recombinaison des atomes d'oxygène en molécules , accompagné du communiqué un grand nombre chaleur. La thermosphère est le lieu d'origine des aurores boréales.
Au-dessus de la thermosphère se trouve l'exosphère - la couche externe de l'atmosphère, à partir de laquelle des atomes d'hydrogène légers et en mouvement rapide peuvent s'échapper dans l'espace. La composition chimique de l'atmosphère terrestre ici est davantage représentée par des atomes d'oxygène individuels dans couches inférieures, des atomes d'hélium dans ceux du milieu et presque exclusivement des atomes d'hydrogène dans ceux du haut. Ici règne hautes températures- environ 3000 K et il n'y a pas de pression atmosphérique.
Comment s'est formée l'atmosphère terrestre ?
Mais, comme mentionné ci-dessus, la planète n'a pas toujours eu une telle composition de l'atmosphère. Au total, il existe trois concepts d'origine de cet élément. La première hypothèse suppose que l'atmosphère a été prélevée en cours d'accrétion à partir d'un nuage protoplanétaire. Cependant, cette théorie fait aujourd'hui l'objet de vives critiques, car une telle atmosphère primaire a dû être détruite par le "vent" solaire d'une étoile de notre système planétaire. De plus, on suppose que les éléments volatils ne pourraient pas rester dans la zone de formation des planètes comme le groupe terrestre en raison de températures trop élevées.
La composition de l'atmosphère primaire de la Terre, comme le suggère la deuxième hypothèse, pourrait être formée en raison du bombardement actif de la surface par des astéroïdes et des comètes arrivés du voisinage. système solaire aux premiers stades de développement. Il est assez difficile de confirmer ou d'infirmer ce concept.
Expérience à IDG RAS
La plus plausible est la troisième hypothèse, selon laquelle l'atmosphère est apparue à la suite de la libération de gaz du manteau de la croûte terrestre il y a environ 4 milliards d'années. Ce concept a été testé à l'Institut de géologie et de géochimie de l'Académie russe des sciences au cours d'une expérience appelée "Tsarev 2", lorsqu'un échantillon d'une substance météorique a été chauffé dans le vide. Ensuite, la libération de gaz tels que H 2 , CH 4 , CO, H 2 O, N 2 et autres a été enregistrée.Par conséquent, les scientifiques ont supposé à juste titre que la composition chimique de l'atmosphère primaire de la Terre comprenait de l'eau et du dioxyde de carbone, de la vapeur de fluorure d'hydrogène ( HF), monoxyde de carbone(CO), sulfure d'hydrogène (H 2 S), composés azotés, hydrogène, méthane (CH 4), vapeur d'ammoniac (NH 3), argon, etc. La vapeur d'eau de l'atmosphère primaire a participé à la formation de l'hydrosphère, le dioxyde de carbone était dans une plus grande mesure à l'état lié dans les substances organiques et les roches, l'azote a été transféré à la composition air moderne, ainsi que dans les roches sédimentaires et la matière organique.
La composition de l'atmosphère primaire de la Terre ne permettrait pas les gens modernesêtre dedans sans Appareil de respiration, puisqu'il n'y avait alors pas d'oxygène dans les quantités requises. Cet élément est apparu en quantités importantes il y a un milliard et demi d'années, comme on le croit, en relation avec le développement du processus de photosynthèse chez les algues bleues et autres, qui sont les plus anciens habitants de notre planète.
Minimum d'oxygène
Le fait que la composition de l'atmosphère terrestre était initialement presque anoxique est indiqué par le fait que du graphite (carbone) facilement oxydé, mais non oxydé, se trouve dans les roches les plus anciennes (katarquiennes). Par la suite, les minerais de fer dits en bandes sont apparus, qui comprenaient des couches intermédiaires d'oxydes de fer enrichis, ce qui signifie l'apparition sur la planète source puissante l'oxygène sous forme moléculaire. Mais ces éléments ne se rencontraient que périodiquement (peut-être que les mêmes algues ou d'autres producteurs d'oxygène apparaissaient comme de petites îles dans un désert anoxique), tandis que le reste du monde était anaérobie. Cette dernière est étayée par le fait que de la pyrite facilement oxydable a été trouvée sous forme de galets, traitée par le flux sans laisser de traces. réactions chimiques. Parce que les eaux qui coulent ne peut pas être mal aérée, le point de vue s'est développé selon lequel l'atmosphère avant le début du Cambrien contenait moins d'un pour cent d'oxygène de la composition actuelle.
Changement révolutionnaire de la composition de l'air
Vers le milieu du Protérozoïque (il y a 1,8 milliard d'années), la «révolution de l'oxygène» a eu lieu, lorsque le monde est passé à la respiration aérobie, au cours de laquelle 38 peuvent être obtenus à partir d'une molécule nutritive (le glucose), et non de deux (comme avec respiration anaérobie) unités d'énergie. La composition de l'atmosphère terrestre, en termes d'oxygène, a commencé à dépasser un pour cent de celle d'aujourd'hui et une couche d'ozone a commencé à apparaître, protégeant les organismes des radiations. C'est d'elle qu'elle s'est «cachée» sous d'épaisses coquilles, par exemple, des animaux aussi anciens que les trilobites. Depuis lors jusqu'à nos jours, le contenu de l'élément principal "respiratoire" a progressivement et lentement augmenté, offrant une variété de développements de formes de vie sur la planète.