Atmosferos oro ir teršalų sudėtis

The atmosferos oro sudėtis ar atmosferą apibrėžia įvairių jame esančių dujų dalis, kuri nuolat kinta visoje Žemės istorijoje. Planetos atmosfera susidaro daugiausia H₂ ir kitos dujos, pvz., CO₂ ir H₂O. Prieš maždaug 4 400 milijonų metų atmosferos oro sudėtis buvo daugiausia praturtinta CO₂.

Pasirodžius gyvenimui Žemėje, įvyko metano kaupimasis (CH₄) atmosferoje, nes pirmieji organizmai buvo metanogenai. Vėliau atsirado fotosintetiniai organizmai, kurie praturtino O atmosferinį orą₂.

Atmosferos oro sudėtį šiandien galima suskirstyti į du didelius sluoksnius, diferencijuotus pagal jų cheminę sudėtį; homosferos ir heterosferos.

Homosfera yra nuo 80 iki 100 km virš jūros lygio ir daugiausia susideda iš azoto (78%), deguonies (21%), argono (mažiau nei 1%), anglies dioksido, ozono, helio, vandenilio ir metano. , be kitų elementų, esančių labai mažomis proporcijomis.

Heterosferą sudaro mažos molekulinės masės dujos, esančios virš 100 km aukščio. Pirmasis sluoksnis pristato N₂ molekulinė, antroji atominė O, trečioji helis ir paskutinis yra sudarytas iš atominės vandenilio (H).

Indeksas

• 1 Istorija
  • 1.1 Senovės Graikija
  • 1.2 Oro atmosferos sudėties aptikimas
• 2 Charakteristikos
  • 2.1 Kilmė
  • 2.2 Struktūra
• 3 Pirminio atmosferos oro sudėtis
  • 3.1 CO2 kaupimas
  • 3.2 Gyvybės kilmė, metano (CH4) kaupimasis ir CO2 sumažėjimas
  • 3.3 Didelis oksidacinis įvykis (O2 kaupimasis)
  • 3.4 Atmosferos azotas ir jo vaidmuo gyvybės kilme
• 4 Dabartinio atmosferos oro sudėtis
  • 4.1 Homosfera
  • 4.2 Heterosfera
• 5 Nuorodos

Istorija

Atmosferos oro tyrimai prasidėjo prieš tūkstančius metų. Tuo metu, kai primityvios civilizacijos atrado ugnį, jie pradėjo idėjos apie oro buvimą.

Senovės Graikija

Per šį laikotarpį jie pradėjo analizuoti, kas yra oras ir kokią funkciją jis vykdo. Pavyzdžiui, Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C) manė, kad oras gyvybei yra esminis, nes gyvos būtybės buvo šeriami iš šio elemento.

Kita vertus, Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) manė, kad gyvybei yra keturi pagrindiniai elementai: vanduo, žemė, ugnis ir oras..

Aristotelis (384 a.C.-322 a.C.) taip pat manė, kad oras buvo vienas iš pagrindinių gyvų būtybių elementų.

Atmosferos oro sudėties atradimas

1773 m. Švedijos chemikas Carl Scheele nustatė, kad oras susideda iš azoto ir deguonies (gryno oro). Vėliau, 1774 m., Didžioji Britanija Joseph Priestley nustatė, kad oras susideda iš elementų mišinio ir kad vienas iš jų buvo gyvybiškai svarbus.

1776 m. Prancūzas Antoine Lavoisier vadino deguonį elementu, kurį jis išskyrė nuo gyvsidabrio oksido terminio skilimo..

1804 m. Gamtininkas Aleksandras fon Humboldtas ir prancūzų chemikas Gay-Lussac analizavo orą iš skirtingų planetos dalių. Mokslininkai nustatė, kad atmosferos oras yra pastovus.

Iki XIX a. Pabaigos ir XX a. Pradžios, kai buvo aptiktos kitos atmosferos ore esančios dujos. Tarp jų turime 1894 m. Argoną, po to 1895 m. Helio ir 1898 m. Kitas dujas (neoną, argoną ir ksenoną)..

Savybės

Atmosferos oras taip pat žinomas kaip atmosfera ir yra dujų, apimančių Žemę, mišinys.

Kilmė

Mažai žinoma apie Žemės atmosferos kilmę. Manoma, kad po jos atskyrimo nuo saulės planetą apsupo labai karštos dujos.

Šios dujos galbūt sumažėjo ir iš Saulės, daugiausia susidedančios iš H₂. Kitos dujos tikriausiai buvo CO₂ ir H₂Arba skleidžia intensyvi vulkaninė veikla.

Siūloma, kad dalis esančių dujų atšaldytų, kondensuotų ir sukurtų vandenynus. Kitos dujos liko sudarančios atmosferą ir kitos buvo saugomos uolose.

Struktūra

Atmosferą sudaro skirtingi koncentriniai sluoksniai, atskirti perėjimo zonomis. Viršutinė šio sluoksnio riba nėra aiškiai apibrėžta, o kai kurie autoriai ją viršija 10 000 km virš jūros lygio.

Sunkumo jėgos pritraukimas ir būdas suspausti dujas daro įtaką jos pasiskirstymui ant žemės paviršiaus. Taigi didžiausia jos bendroji masė (apie 99%) yra pirmajame 40 km virš jūros lygio.

Skirtingi atmosferos oro lygiai arba sluoksniai turi skirtingą cheminę sudėtį ir temperatūros pokyčius. Pagal vertikalųjį išdėstymą, nuo artimiausio nuo toliausiai nuo žemės paviršiaus, yra žinomi šie sluoksniai: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera ir eksosfera.

Kalbant apie atmosferos oro cheminę sudėtį, apibrėžiami du sluoksniai: homosfera ir heterosfera.

Homosphere

Jis yra pirmose 80–100 km virš jūros lygio, o dujų sudėtis ore yra vienalytė. Čia yra troposfera, stratosfera ir mezosfera.

Heterosfera

Ji yra didesnė nei 100 km ir yra būdinga, nes ore esančių dujų sudėtis yra įvairi. Jis sutampa su termosfera. Dujų sudėtis skiriasi įvairiais aukščiais.

Primityviojo atmosferos oro sudėtis

Įkurus Žemę maždaug prieš 4500 milijonų metų, susikaupė atmosferos orą sudarančios dujos. Dujos atsirado daugiausia iš žemės mantijos, taip pat nuo poveikio su planetesimalais (medžiagos, sudarančios planetas).

CO kaupimasis₂

Didžioji planetos vulkaninė veikla pradėjo išskirti įvairias dujas į atmosferą, pvz., N₂, CO₂ ir H₂O. Pradėjo kauptis anglies dioksidas, nes karbonizacija (CO fiksavimo procesas)₂ atmosferos karbonatų pavidalu).

Veiksniai, kurie turėjo įtakos CO fiksavimui₂ šiuo metu jie buvo labai mažo intensyvumo lietaus ir labai sumažėjęs kontinentinis plotas.

Gyvybės kilmė, metano kaupimasis (CH. \ T₄) ir CO sumažėjimas₂

Pirmosios gyvos būtybės, atsiradusios planetoje, naudojo CO₂ ir H₂ atlikti kvėpavimą. Šie pirmieji organizmai buvo anaerobiniai ir metanogeniniai (jie pagamino daug metano).

Metanas susikaupė atmosferos ore, nes jo skilimas buvo labai lėtas. Jis suskaidomas fotolizės būdu ir atmosferoje, kurioje beveik nėra deguonies, šis procesas gali užtrukti iki 10 000 metų.

Pasak kai kurių geologinių duomenų, prieš maždaug 3500 milijonų metų sumažėjo CO₂ atmosferoje, kuri buvo susijusi su tuo turtingu oru₄ sustiprino lietus, skatindamas anglies dvideginį.

Didelis oksidacinis įvykis (O kaupimasis)₂)

Manoma, kad prieš maždaug 2400 milijonų metų O kiekis₂ planetoje jis pasiekė reikšmingą atmosferos oro lygį. Šio elemento kaupimasis siejamas su fotosintetinių organizmų atsiradimu.

Fotosintezė yra procesas, leidžiantis sintezuoti organines molekules iš kitų neorganinių molekulių šviesoje. Jų atsiradimo metu išleidžiamas O₂ kaip antrinis produktas.

Didelis fotosintezės rodiklis, kurį gamina cianobakterijos (pirmieji fotosintetiniai organizmai), pakeitė atmosferos oro sudėtį. Didelis kiekis O₂ , kurie buvo išleisti, grįžo į atmosferą vis labiau oksiduojantis.

Šie aukšti O lygiai₂ įtakojo CH kaupimąsi₄, kadangi jis paspartino šio junginio fotolizės procesą. Drastiškai mažinant atmosferoje esantį metaną, sumažėjo planetos temperatūra ir atsirado ledynmetis..

Kitas svarbus O kaupimosi poveikis₂ planetoje, tai buvo ozono sluoksnio susidarymas. O₂ atmosferos skiriasi nuo šviesos poveikio ir sudaro dvi atominės deguonies daleles.

Atominis deguonis jungiasi su O₂ molekulinė ir sudaro O₃ (ozonas). Ozono sluoksnis sudaro apsauginę barjerą nuo ultravioletinės spinduliuotės, leidžiantis vystytis gyvybei ant žemės paviršiaus.

Atmosferos azotas ir jo vaidmuo gyvybės kilme

Azotas yra gyvybinių organizmų esminė sudedamoji dalis, nes jis būtinas baltymų ir nukleino rūgščių susidarymui. Tačiau N₂ daugelis organizmų negali tiesiogiai naudoti atmosferos.

Azoto fiksavimas gali būti biotinis arba abiotinis. Jį sudaro N derinys₂ su O₂ arba H₂ sudaryti amoniaką, nitratus ar nitritus.

N turinys₂ atmosferos ore jie išliko daugiau ar mažiau pastovūs Žemės atmosferoje. Per CO kaupimosi laiką₂, N fiksavimas₂ Iš esmės tai buvo abiotinė, susidarius azoto oksidui, susidariusiam fotocheminės H molekulių disociacijos būdu.₂O ir CO₂ tai buvo O šaltinis₂.

Kai sumažėjo CO kiekis₂ atmosferoje azoto oksido susidarymo greitis smarkiai sumažėjo. Manoma, kad per šį laikotarpį kilo pirmieji N fiksavimo būdai₂.

Dabartinio atmosferos oro sudėtis

Oro atmosferą sudaro dujos ir kiti gana sudėtingi elementai. Jo sudėtį daugiausia veikia aukštis.

Homosphere

Nustatyta, kad sausos atmosferos oro cheminė sudėtis jūros lygmeniu yra gana pastovi. Azotas ir deguonis sudaro apie 99% homosferos masės ir tūrio.

Atmosferos azotas (N₂) yra 78%, o deguonis sudaro 21% oro. Kitas gausiausias atmosferos oro elementas yra argonas (Ar), kuris užima mažiau nei 1 proc..

Yra ir kitų svarbių elementų, net jei jie yra nedideli. Anglies dioksidas (CO₂) yra 0,035% ir vandens garai gali skirtis nuo 1 iki 4%, priklausomai nuo regiono.

Ozonas (O₃) yra 0,003%, tačiau tai yra esminė gyvų būtybių apsaugos kliūtis. Taip pat ir toje pačioje proporcijoje randame keletą tauriųjų dujų, tokių kaip neonas (Ne), kriptonas (Kr) ir ksenonas (Xe)..

Be to, yra vandenilis (H₂), azoto oksidai ir metanas (CH. \ t₄) labai mažais kiekiais.

Kitas atmosferos oro sudėties elementas yra skystas vanduo, esantis debesyse. Taip pat randame kietų elementų, tokių kaip sporos, žiedadulkės, pelenai, druskos, mikroorganizmai ir nedideli ledo kristalai..

Heterosfera

Šiuo lygiu aukštis lemia atmosferos ore esančių dujų tipą. Visos dujos yra lengvos (mažos molekulinės masės) ir yra suskirstytos į keturis skirtingus sluoksnius.

Suprantama, kad didėjant aukščiausiai daugiausiai dujų turi mažesnę atominę masę.

Nuo 100 iki 200 km aukščio yra daug molekulinio azoto (N₂). Šios molekulės svoris yra 28,013 g / mol.

Antrasis heterosferos sluoksnis atitinka atominį O ir yra tarp 200 ir 1000 km jūros lygiu. Atominė O masė yra 15,999 ir yra mažiau sunki nei N₂.

Vėliau mes nustatėme helio sluoksnį nuo 1000 iki 3500 km aukščio. Helio atominė masė yra 4,00226.

Paskutinis heterosferos sluoksnis sudarytas iš atominės vandenilio (H). Ši dujos yra lengviausios periodinėje lentelėje, kurios atominė masė yra 1,007.

Nuorodos

1. Katz M (2011) Medžiagos ir žaliavos, oras. Didaktinis vadovas. 2 skyrius. Nacionalinis technologijų švietimo institutas, Švietimo ministerija. Buenos Airės Argentina 75 pp
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosferos sudėtis keičia pasaulinę ir regioninę oro kokybę. Atmosferos aplinka 43: 5268-5350.
3. Pla-García J ir C Menor-Salván (2017) Žemės planetos primityvios atmosferos cheminė sudėtis. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R ir Vega A (2015) klimatologija. Trečiasis leidimas. Jones ir Bartlett Learning. Niujorkas, JAV. 451 pp.
5. Saha K (2011) Žemės atmosfera, jos fizika ir dinamika. „Springer-Verlag“. Berlynas, Vokietija.367 pp.