Состав воздуха какие вещества входят и их концентрация

Содержание

Фоновое содержание загрязняющих веществ в атмосфере

Уточним, фоновое загрязнение атмосферы — это расстояние распространения загрязнения от источников.

Фоновое загрязнение атмосферы определяется специализированными станциями Глобальной службы атмосферы (ГСА ВМО). Станции расположены в биосферных заповедниках, т. е. в местах, нетронутых человеком. Они удалены от промышленных центров, что позволяет шире взглянуть на экологические проблемы.

Наблюдение в 2017 году проводилось на четырех СКФМ, расположенных в Центральных районах Европейской территории России (ЕТР). Согласно полученным данным:

  • Среднегодовая концентрация свинца в атмосферном воздухе составила 1,5–5,1 нг/м3

  • Среднегодовая концентрация кадмия около 0,3 нг/м3 (повышенный уровень отмечен в Астраханском заповеднике).

  • Содержание ртути в воздухе низкое — 3,4 нг/м3.

  • Уровень взвешенных частиц на уровне значений последних в пределах 16–32 мкг/м3 (эпизодические повышения отмечались в Астраханском заповеднике и на территории Приокско-Террасного заповедника Московской области).

  • Среднегодовой фон диоксида серы низкий – около 0,05–0,3 мкг/м3

  • Концентрация диоксида азота сохранились на уровне прошлых лет от 0,6 до 4,2 мкг/м3.

  • Содержание бенз(а)пирена и бензперилена 0,01-0,08 и 0,006-0,03 нг/м3 соответственно.

  • Содержание метана в воздухе Приокско-Террасном биосферном заповеднике наиболее высокие в зимние месяцы года. Среднее значение зимой превышало 2050 млрд-1.

  • Уровень СН4 возросли примерно на 30 млрд-1 за весь период наблюдений.

Физические характеристики тропосферы

Каждый из основных слоёв обладает особыми характеристиками. Тропосфера — самая плотная оболочка, первая по счёту от поверхности планеты. На полюсах она распространяется на 7 км от поверхности, а у экватора — на 20 км. Разница обусловлена тем, что планета не круглая, а немного сплющенная, так как на неё воздействует центробежная сила. Чем теплее воздух, тем больше размер тропосферы.

Этот слой — наиболее продуктивный и динамичный. В нём формируются тучи, образуются ветра, циклоны и антициклоны. В тропосфере обитает большая часть видов, образующих живую природу. Температура воздуха в этой части оболочки понижается на 0,5−0,7 градуса с увеличением высоты на каждые 100 метров. Скорость ветра изменяется на 2−3 км/с на 1 км высоты.

В тропопаузе температура остаётся неизменной. Нижняя часть тропосферы примыкает к литосфере и образует приграничный слой. Его роль заключается в аккумуляции и передача тепла на высоту. Водообмен также происходит в приграничном слое. В течение 8−12 дней совершается полный оборот воды. Таким образом, тропосфера играет роль огромного фильтра.

В термосфере — плюс 2000 К!

Химический состав атмосферы Земли в термосфере (начинается после мезопаузы с высот около 85-90 до 800 км) определяет возможность такого явления, как постепенный нагрев слоев весьма разреженного «воздуха» под воздействием солнечного излучения. В этой части «воздушного покрывала» планеты встречаются температуры от 200 до 2000 К, которые получаются в связи с ионизацией кислорода (выше 300 км находится атомарный кислород), а также рекомбинацией атомов кислорода в молекулы, сопровождающейся выделением большого количества тепла. Термосфера – это место возникновения полярных сияний.

Выше термосферы находится экзосфера – внешний слой атмосферы, из которого легкие и быстро перемещающиеся атомы водорода могут уходить в космическое пространство. Химический состав атмосферы Земли здесь представлен больше отдельными атомами кислорода в нижних слоях, атомами гелия в средних, и почти исключительно атомами водорода – в верхних. Здесь господствуют высокие температуры – около 3000 К и отсутствует атмосферное давление.

Какими физическими свойствами обладает воздух?

Итак, атмосферный воздух состоит из смесей более 9 газов, основными из которых являются Азот и Кислород. Его невозможно увидеть, потрогать или понюхать, но все же он обладает некоторыми физическими свойствами.

Например, атмосферный воздух плохо проводит тепло и хорошо пропускает солнечные лучи. Дело в том, что сам по себе воздух прозрачен и поэтому тепло солнечного света распространяется не на него, а на все видимые предметы, которые он окружает.

Воздух также занимает пространство, в котором он находится. Это легко доказать с помощью эксперимента в домашних условиях. Стоит лишь набрать в небольшую емкость воду и опустить в нее стакан вверх дном. При погружении таким образом стакана в жидкость можно почувствовать небольшое сопротивление. Оно возникает из-за того, что вода не может заполнить пространство, которое занимает воздух.

Еще воздух имеет вес или, говоря научным языком, массу. Такое свойство означает, что он оказывает давление на все предметы, которые окружает. Например, как выяснили ученые, давление атмосферы Земли на человека равняется 15 тоннам (вес примерно 3 грузовых автомобилей). Однако и в организме человека есть воздух, который изнутри давит с точно такой же силой. Благодаря этому внешнее и внутреннее давление уравновешивается и человек не ощущает на себе тяжелый вес атмосферы.

Кроме того, воздух обладает свойствами упругости: как пружина, он может сжиматься, а после принимать изначальную форму. Подобный эффект наблюдается и при нагреве/охлаждении воздуха: при повышении температуры воздух расширяется и поднимается, а при понижении наоборот сжимается и опускается.

Основные элементы атмосферы

Тропосфера представляет собой слой, в котором наблюдаются сильные вертикальные и горизонтальные движения, именно здесь формируется погода, осадочные явления, климатические условия. Она простирается на 7-8 километров от поверхности планеты почти повсеместно, за исключением полярных регионов (там – до 15 км). В тропосфере наблюдается постепенное понижение температуры, приблизительно на 6,4°С с каждым километром высоты. Этот показатель может отличаться для разных широт и времен года.

Состав атмосферы Земли в этой части представлен следующими элементами и их процентными долями:

— азот – около 78 процентов;

— кислород – почти 21 процент;

— аргон – около одного процента;

— углекислый газ – менее 0.05 %.

Где находится воздух, зачем он нам нужен

Воздух — природное сочетание газов, из которого состоит атмосфера Земли.

Он является условием для нормального существования большинства живых организмов на нашей планете. Жизненная энергия образуется благодаря кислороду, содержащемуся в атмосфере и проникающему в клетки организма.

Пример

Стакан, кажущийся на первый взгляд пустым, тоже наполнен воздушной смесью. Чтобы убедиться в этом, достаточно, постепенно наклоняя его, погружать в воду. Когда стакан начнет наполняться водой, из него будут выходить большие пузыри воздуха.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Роль воздуха в жизни человека заключается в следующем. Воздушный океан Земли удерживает сила тяготения. В отсутствии воздушной оболочки наша планета была бы лишена жизни, растительности и пустыни.

Свойства воздуха

Воздух можно сжать, и он станет упругим. Люди научились использовать силу сжатого воздуха, благодаря которой работают многие механизмы. Это, например, компрессор для аквариума, насос для накачивания шин велосипедов и автомобилей.

Воздух хорошо удерживает тепло. Это его свойство помогает людям, животным и даже растениям. Человек вставляет двойные рамы, между створками которых находится воздух, и так утепляет свой дом. Птицы и млекопитающие сохраняют тепло своего тела благодаря воздуху, который находится между перьями или шерстью. В мороз растения согреваются под снегом воздухом, который расположен между снежинками. Вот почему растениям зимой необходимо снежное покрывало.

Экзосфера

Экзосфера — это самый большой и крайний внешний слой Земной атмосферы. Он простирается на 600 км, пока плавно не перейдёт в межпланетное пространство. Это делает его толщиной в 10.000 км. Самая дальняя граница экзосферы достигает половины пути до Луны.

Термин «экзосфера» происходит от греческого exo (что значит «внешний»), обозначает тот факт, что это последний атмосферный слой перед космическим вакуумом.

Состав экзосферы

Частицы в экзосфере чрезвычайно далеки друг от друга и поэтому не классифицируются как газы, потому что плотность слишком низкая. Одна частица может пройти сотни километров до столкновения с другой. Они также не считаются плазмой, так как электрически они не заряжены.

В нижних областях экзосферы можно найти водород, гелий, углекислый газ и атомарный кислород, которые остаются минимально притянутыми к Земле гравитационным полем.

Температура экзосферы

Из-за того, что экзосфера находится почти в вакууме (из-за отсутствия взаимодействия между молекулами), температура в слое постоянная и холодная.

Стратосфера

Стратосфера является вторым по величине слоём атмосферы, а также вторым, ближайшим к Земной поверхности. По оценкам, он содержит около 15% от общей массы атмосферы Земли.

Толщина стратосферы составляет 35 км от тропопаузы, что означает, что она расположена между тропосферой и мезосферой. Термин «стратосфера» происходит от греческого strato (значит «слой») для обозначения того факта, что сама стратосфера подразделяется на другие более тонкие слои.

Слои стратосферы образуются из-за отсутствия климатических явлений, которые смешивают воздух. Таким образом, существует чёткое разделение между холодным и тяжёлым воздухом внизу и тёплым, лёгким воздухом сверху. Таким образом, с точки зрения температуры стратосфера работает точно противоположно тропосфере.

Поскольку эта зона более высокой вертикальной стабильности (без перемещений воздуха), пилоты самолётов, как правило, остаются в начале стратосферы, чтобы избежать турбулентности. Именно на этой высоте самолёты и воздушные шары достигают максимальной эффективности.

Некоторые самолёты, особенно реактивные, влетают в стратосферу, чтобы избежать воздухообмен.

Стратосфера также содержит хорошо известный озоновый слой, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца. Без озонового слоя жизнь на Земле, какой мы её знаем, была бы невозможна.

Подобно тропосфере, стратосфера также имеет область, которая ограничивает её конец и показывает начало мезосферы, которая называется стратопауза.

Состав стратосферы

Большинство элементов, найденных на поверхности Земли и в тропосфере, не достигают стратосферы. Вместо этого они обычно:

  • разлагаются в тропосфере;
  • могут быть устранены солнечным светом;
  • могут переноситься на поверхность Земли через дождь или другие осадки.

Из-за инверсии в динамике температуры между тропосферой и стратосферой воздух практически не обменивается между двумя слоями, в результате чего испарения воды существуют в стратосфере только в незначительных количествах. По этой причине в этом слое чрезвычайно редко образование облаков.

Что касается газов, стратосфера образована преимущественно озоном, присутствующим в озоновом слое. Считается, что 90% всего озона в атмосфере находится в этой области. Кроме того, стратосфера содержит элементы, переносимые извержениями вулканов, такие, как оксиды азота, азотная кислота, галогены и т. д.

Температура стратосферы

Температура в стратосфере увеличивается с увеличением высоты, варьируя от -51 ° C в самой низкой точке (тропопауза) до -3 ° C в самой высокой точке (стратопауза).

Озоновый слой

Запах свежести после грозы — это запах озона. Под действием солнечного ультрафиолетового излучения кислород превращается в озон. Таким газовым одеялом покрыта Земля на высоте 18—25 км. Именно оно задерживает солнечные лучи, губительные для всего живого. Кроме того, озон образуется вследствие электрических разрядов, например во время грозы и при окислении морских водорослей или смолы хвойных деревьев.

Озон разрушается химическими соединениями, содержащими хлор или фтор. Например, это фреон, использующийся как хладагент. В результате воздействия этих веществ озоновый слой в атмосфере истончается, образуя озоновую дыру. Однако рост и уменьшение озоновых дыр — также природные явления и не полностью зависят от человеческой деятельности.

На сегодня учеными установлено, что толщина озонового слоя над Антарктидой значительно уменьшилась. Из-за этого большое количество ультрафиолетовых лучей достигает поверхности Земли.

Состав воздуха

О2 выполняет функцию окислительных процессов в человеческом теле, которые позволяют выделить энергию для нормальной жизнедеятельности. В состоянии покоя человеческий организм требует около 350 миллилитров кислорода, при тяжелых физических нагрузках это значение возрастает в три-четыре раза.

Сколько процентов кислорода в воздухе, которым мы дышим? Норма равна 20,95%. Выдыхаемый воздух содержит меньшее количество О2 – 15,5-16%. Состав выдыхаемого воздуха также включает углекислый газ, азот и другие вещества. Последующее понижение процентного содержания кислорода приводит к нарушению работы, а критическое значение 7-8% вызывает летальный исход.

Содержание прочих элементов в воздухе в различных условиях представлено в таблице ниже.

Кислород, % Углекислый газ, % Азот и другие элементы, %
Вдыхаемый воздух 20,95 0,03 79,02
Выдыхаемый воздух 16,3 4 79,7
Альвеолярный воздух 14,5 5 80,5

Из таблица можно понять, например, что в выдыхаемом воздухе содержится очень много азота и дополнительных элементов, а вот О2 всего 16,3%. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе примерно составляет 20,95%.

Важно понять, что представляет собой такой элемент, как кислород. О2– наиболее распространенный на земле химический элемент, который не имеет цвета, запаха и вкуса

Он выполняет важнейшую функцию окисления в атмосфере.

Без восьмого элемента периодической таблицы нельзя добыть огонь. Сухой кислород позволяет улучшить электрические и защитные свойства пленок, уменьшать их объемный заряд.

Содержится этот элемент в следующих соединениях:

  1. Силикаты – в них присутствует примерно 48% О2.
  2. Вода (морская и пресная) – 89%.
  3. Воздух – 21%.
  4. Другие соединения в земной коре.

Воздух содержит в себе не только газообразные вещества, но и пары и аэрозоли, а также различные загрязняющие примеси. Это может быть пыль, грязь, другой различный мелкий мусор. В нем содержатся микробы, которые могут вызывать различные заболевания. Грипп, корь, коклюш, аллергены и прочие болезни – это лишь малый список негативных последствий, которые появляются при ухудшении качества воздуха и повышении уровня болезнетворных бактерий.

Процентное соотношение воздуха – это количество всех элементов, которые входят в его состав. Показать наглядно, из чего состоит воздух, а также процент кислорода в воздухе удобнее на диаграмме.

Диаграмма отображает, какого газа содержится больше в воздухе. Значения, приведенные на ней, будут немного отличаться для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Диаграмма соотношение воздуха.

Выделяют несколько источников, из которых образуется кислород:

  1. Растения. Еще из школьного курса биологии известно, что растения выделяют кислород при поглощении углекислого газа.
  2. Фотохимическое разложение водяных паров. Процесс наблюдается под действием солнечного излучения в верхнем слое атмосферы.
  3. Перемешивание потоков воздуха в нижних атмосферных слоях.

Гигиеническое значение атмосферного воздуха

Официально, загрязнение воздуха может быть определено как содержание вредных веществ в воздухе либо частиц или микроскопических биологических молекул, которые представляют опасность для здоровья живых организмов: людей, животных или растений.

Уровень загрязнения воздуха в конкретном месте зависит главным образом от источника или источников загрязнения. Сюда входят:

  • выхлопные газы автомобилей;
  • угольные электростанции;
  • промышленные заводы и другие источники загрязнения.

Все перечисленное извергает в воздух различные типы опасных веществ и токсинов, превышая нормы в десятки, а порой сотни раз. В сочетании с природными источниками – вулканы, гейзеры и прочее – создается смертоносный коктейль ядовитых воздушных масс, который привычно называют «смогом».

Доказательства вины каждого человека очевидны. Наш персональный выбор и промышленность могут оказать пагубное влияние на столь необходимый газ. За век технологического рывка природа успела пострадать, а значит отмщение неизбежно.

Увеличивая выбросы, человечество приближается к пропасти, возврата из которой нет и быть не может. Пока не поздно, следует исправить хоть что-то. Доказано, что альтернативные промышленные технологии могут помочь очистить воздух в Москве, Петербурге, Токио, Берлине и любом ином крупном городе.

Вот некоторые пути решения:

  1. Замените бензин электричеством в автомобилях, и небо над городом станет чуть прекрасней.
  2. Убрать из городов угольные станции, пусть они уйдут в историю страны, начать использовать энергию солнца, воды, ветра. Тогда после дождя не полетит сажа из трубы очередного завода, а будет только запах «свежести».
  3. Посадите дерево в парке. Если подобное сделают тысячи, то больницы перестанут посещать астматики и депрессивные люди в поисках уникального рецепта из уст психолога.

https://youtube.com/watch?v=gyEH_oXMumA

Воздух в жизни растений и животных

Воздух значим и в жизни растений. Основополагающие компоненты, необходимые для роста и развития растений – это углекислый газ, кислород, почвенный воздух и водяные пары. Кислород нужен для дыхания, а углекислый газ для углеродного питания.

Кислород жизненно необходим для всего живого. Растения не способны прорасти без насыщения кислородом. В данном веществе сильно нуждаются и корни, и листья, и стебли растений.

Углекислый газ попадает в растение за счет внедрения через его устьица в среду листа, тем самым попадая в клетки. Чем большей будет концентрация углекислого газа, тем лучшей станет жизнь растений.

Воздух способствует осуществлению микробиологических процессов, что происходят в почве. За счет этих процессов в почве образовываются элементы, нужные для роста, питания и жизни растений. Это фосфор, азот, калий и другие.

Также воздух имеет особое значение при формировании механических тканей у наземных растений. Он служит им окружающей средой, за счет чего и защищает от влияния ультрафиолетовых лучей.

Продвижение воздуха является немаловажным для благоприятного роста растений. Горизонтальное движение воздуха иссушает растения, а вертикальное способствует распространению пыльцы, семян, а также регулирует тепловой режим на разных территориях.

Как влияет человек на атмосферу?

Очень негативно. Это связано с разрастающейся деятельностью людей. Основная доля всех отрицательных моментов приходится на промышленность и транспорт. Кстати, именно автомобили выделяют почти 60% всех загрязняющих веществ, которые проникают в слои атмосферы. Оставшиеся сорок делят между собой энергетика и промышленность, а также отрасли по уничтожению отходов.

Список вредных веществ, которые ежедневно пополняют состав воздуха, очень длинный. Из-за транспорта в атмосфере оказываются: азот и сера, углерод, синец и сажа, а также сильный канцероген, вызывающий рак кожи – бензопирен.

На долю промышленности приходятся такие химические элементы: сернистый газ, углеводород и сероводород, аммиак и фенол, хлор и фтор. Если процесс будет продолжаться, то скоро ответы на вопросы: «Что такое атмосфера? Из чего она состоит?» будут совсем другими.

Компоненты воздуха в процентах

Итак, основной состав атмосферного воздуха представлен двумя веществами: кислородом (O2) и азотом (N2), с преобладающей долей азота около 78%. На кислород приходится около 21%. Все остальные компоненты содержатся в малых количествах – это инертные газы — аргон (Ar), ксенон (Xe, 8.7*10-6), гелий (He, 4,6*10-4), метан (СН4, 1,7*10-4), водород (Н2, 5*10 -5) и т.д.Представленное процентное соотношение азота и кислорода – оптимально для нормальной деятельности живых организмов.Интересен тот факт, что в составе воздуха присутствует, хотя и в малых количествах, (около 0,03%), углекислый газ CO2. Это химическое соединение, содержащееся в выдыхаемом человеком и живыми организмами воздухе, но необходимое для процесса фотосинтеза в растениях.Азот – один из важных компонентов, входящих в состав аминокислот, белковых молекул. Кислород – основа биохимических процессов и синтезов в природе и организме, входит в состав воды (Рис. 1.).
Рис. 1. Состав воздуха

Появление жизни и кислорода

1 млрд лет назад первые формы жизни активно развивались без кислорода. Согласно данным, полученным вследствие проведенного в 1953 г. эксперимента, под действием электрического разряда смесь аммиака, метана, водорода и воды разложилась на глицин и прочие аминокислоты. Данный лабораторный опыт длился в течение недели под руководством ученого из Чикагского университета Стенли Миллера. Он доказал научному миру, что при благоприятных условиях в природе происходит активное образование молекул жизни, вопреки соображениям сухой статистики.

Возникновение жизни, или абиогенез, — процесс превращения неживой природы в живую. Credit: alev.biz.

Земная кора содержит в себе около 47,2% кислорода. Его химическая активность под действием высоких температур и связи с другими элементами объясняет, почему на заре времен не было кислорода. Большая часть элементов в природе образуется в виде их твердых окислов. Многие из них с трудом разлагаются на компоненты, что ставит под сомнение существование свободного кислорода раньше.

Вода, двуокись углерода, аммиак, метан и некоторые благородные газы — ее основные составляющие. То есть большая часть кислорода — биологического происхождения, и это полностью отвечает теории о том, что ранние формы жизни были способны выделять его, а поздние — активно потреблять.

Сегодня распространена гипотеза абиогенного зарождения живых организмов, их самопроизвольного появления из первичных и более простых веществ, находящихся в атмосфере и океанах. Опарин Александр Иванович развил данную теорию и привел множество доказательств, исходя из которых следует, что первичная атмосфера планеты Земля содержала азот, углекислый газ, воду, сероводород, аммиак и метан в больших количествах.

Составные элементы атмосферы

Разнообразный состав атмосферы Земли позволяет ей выполнять различные функции и оберегать жизнь на планете. Основные его элементы:

Углекислый газ (CO₂) – является неотъемлемым компонентом, задействованным в процессе питания растений (фотосинтезе). Выделяется он в атмосферу благодаря дыханию всех живых организмов, гниению и горению органических веществ. Если углекислый газ исчезнет, то вместе с ним перестанут существовать и растения.
Кислород (O₂) – обеспечивает оптимальную среду для жизни всех организмов на планете, обязателен для дыхания. С его исчезновением прекратиться жизнь для 99% организмов на планете.
Озон (O3) – газ, который выступает естественным поглотителем ультрафиолета, выделяемого солнечным излучением. Его излишки негативно влияют на живые организмы. Газ формирует особый слой в атмосфере —озоновый экран

Под влияние внешних условий и деятельности человека он начинает постепенно разрушаться, поэтому важно проводить мероприятия для восстановления озонового слоя нашей планеты, чтобы сохранить на ней жизнь.

Также в составе атмосферы присутствуют водяные пары – они определяют влажность воздуха. Процентное содержание этого компонента зависит от разных факторов. Влияние оказывают:

  • Показатели температуры воздуха.
  • Расположение местности (территория).
  • Сезонность.

Оказывает влияние на количество водяного пара и температура – если она низкая, то концентрация не превышает 1%, при повышенной – достигает показателей в 3-4%.
Дополнительно в составе земной атмосферы присутствуют твердые и жидкие примеси – сажа, пепел, морская соль, разнообразные микроорганизмы, пыль, капли воды.

Мезосфера:

Мезосфера – малый по размерам слой, расположенный на высоте от 40-50 до 80-90 км от уровня моря. Он характеризуется:

– низкой температурой – на его верхней границе показатели достигают -80 градусов Цельсия, в то время как на нижней границе – около 0 градусов Цельсия;

– чрезвычайно малым давлением газов (ниже поверхностного в десятки тысяч раз);

– отсутствием движения воздушных масс, обусловленного их низкой (почти нулевой) подъемной силой.

Эти же факторы влияют на изучение слоя: отсутствие летательных аппаратов, способных двигаться в подобных условиях, не позволяет тщательно исследовать мезосферу. Однако доподлинно известно, что именно она защищает Землю от падения на нее различных космических тел, чаще всего метеоров. Небольшие из них полностью сгорают, рассыпаясь в пыль, а крупные иногда достигают поверхности планеты, но уже «выгоревшие», не способные нанести ей существенный ущерб.

За мезосферой следует мезопауза, а за последней – термосфера. В мезопаузе находится температурный минимум, который составляет около -100 °C.

Из чего ещё состоит атмосфера Земли

Помимо территориальных воздушных земельных слоев, различают ионосферу и нейтросферу. Они делятся по электрическим свойствам. Как уже было сказано, ионосфера преимущественно находится в термосфере. И связана она с ионизацией воздуха. Но что такое нейтросфера понятно не всем. Проще говоря, это нижняя часть атмосферного слоя. В ней преобладают незаряженные частицы воздуха Земли.

Прорыв через атмосферу

Более того, в окружающей нас воздушной оболочке, учёные выделили две области:1) Гетеросфера — участок, где силы гравитации влияют на газы. Таким образом происходит их небольшое перемешивание. По этой причине состав гетеросферы переменный.2) Гомосфера — область под гетеросферой, где отмечают сильно перемешанные газы. Поэтому состав однородный.Вдобавок существует граница между этими зонами. Её называют турбопаузой. Её территория простирается на высоте 120 км.

Как видно, атмосфера планеты Земля довольно интересная по своей структуре. Хотя нельзя сказать, что прямо сложная. По всей вероятности, мы её довольно хорошо изучили. Но Вселенная и природа всегда преподносят нам сюрпризы.

Примеси воздуха: Микробы, Пыль, Вирусы.

Главнейшие составные части воздуха — кислород и азот; как мы уже писали, кислород составляет около одной пятой части воздуха, а азот около четырех пятых. Но в составе воздуха есть и другие вещества.

Воздух всегда содержит в себе некоторое количество влаги в виде паров воды; так, например, комната, имеющая площадь 10 кв.метров, может содержать около 1 килограмма водяных паров, невидимых дли глаза; это значит, что если весь пар, заключенный в комнате, собрать и обратить в воду, то получится 1 литр воды. Если зимой, например, с холода войти в теплое помещение, то очки сразу покрываются мелкими водяными капельками (конденсатом); причиной этому находящийся в воздухе водяной пар, который, как роса, осел на стеклах очков. Летом количество пара в кубическом метре воздуха может быть в 10 раз больше, чем зимой.

Кроме того, в воздух входит незначительное количество углекислого газа (а именно на 10000 частей воздуха приходится 3 части углекислого газа); однако этот газ играет очень большую роль в природном балансе. Человеческий организм вырабатывает большое количество углекислого газа и выделяет его из себя во время выдыхания воздуха. Воздух, выдыхаемый человеком, содержит более 4 процентов углекислого газа. Такой воздух уже не годится для дыхании. Вообще воздух, который содержит более 5 процентов углекислого газа, действует на человека отравляющим образом; человек долго не может находиться в таком воздухе — наступит смерть.

Также воздух, особенно в крупных городах, заражен различными бактериями, их называют часто микробами, и вирусами. Это мельчайшие невидимые живые существа; их можно видеть только с помощью микроскопа, увеличивающего в сто или тысячу раз. В благоприятной среде они размножаются чрезвычайно быстро и это размножение происходит весьма просто. Живой микроб посредине своего тела суживается и наконец, делится пополам; таким образом, путем простого деления из одного микроба получается два. Вследствие способности так быстро размножаться, бактерии и вирусы являются главным врагом человечества. Многие наши болезни от простуды и гриппа до СПИДа происходят именно от вирусов и микробов. Эти существа в огромном количестве носятся и воздухе и разносятся ветром во все стороны, они находятся и в воде и в земле. Мы их вдыхаем или глотаем сотнями и тысячами, и если они найдут в человеке благоприятную почву для своего размножения, то болезнь готова: является жар, слабость, и разные неприятные симптомы. Иногда эти бактерии и вирусы незаметно, медленно, даже не причиняя особых болей, но систематически подтачивают здоровье и разрушают организм, приводя к смерти, как при туберкулезе или СПИДе.

В комнатной пыли бактерии находят благоприятную почву для своею размножения. Эта пыль всегда поднимается с пола и заполняет комнаты. Обычно мы эту пыль не видим; но иногда летом, когда солнечные лучи входят в окно, легко в солнечных лучах заметить, как миллионы пылинок носятся в воздухе. Откуда берется комнатная пыль? Мы ее с собой приносим с улицы на ногах, пыль входит и через окна и двери; кроме того, мельчайшие частицы отрываются от пола и от разных предметов. Эту пыль мы вдыхаем; она ложится на наших легких; ослабляет наше здоровье и незаметно дли нас сокращает нашу жизнь.

Пыль в атмосфере имеет разнообразное происхождение; пыль поднимается с земли ветром; дым из труб, продукты извержений из вулканов и прочее, все это ветром смешивается и разносится на сотни, иногда и тысячи километров по земной поверхности.

В местах, покрытых лесом, воздух чище, так как лес своей листвой как фильтром очищает воздух и, кроме того, лес задерживает ветер, разносящий пыль. В верхних слоях атмосферы воздух чище, так как земная пыль туда ветром заносится меньше. В горных местностях воздух также намного здоровее. Поэтому санатории для больных устраиваются преимущественно на возвышенной, лесистой местности. Возле морей воздух также отличается чистотой и повышенной влажностью, и полезен для больных, например, астмой.

Действующие сантитарные правила и нормативы по воздуху

Наименование помещения Температура воздуха, °C Относительная влажность, % Скорость движения воздуха, м/с
оптим. допуст. оптим. допуст. оптим. допуст.
Холодный период года
Жилая комната 20-22 18-24 45-30 60 0,15 0,2
То же, в районах наиболее холодной пятидневки (минус 31 °C и ниже) 21-23 20-24 45-30 60 0,15 0,2
Кухня 19-21 18-26 н/н н/н 0,15 0,2
Туалет 19-21 18-26 н/н н/н 0,15 0,2
Ванная, совмещённый санузел 24-26 18-26 н/н н/н 0,15 0,2
Межквартирный коридор 18-20 16-22 45-30 60 0,15 0,2
Вестибюль, лестницная клетка 16-18 12-22 н/н н/н н/н н/н
Тёплый период года
Жилая комната 22-25 20-28 60-30 65 0,2 0,3

3.3. Качество воздушной среды

3.3.1. Состав и характеристики чистого атмосферного воздуха

Воздух является наиболее важным компонентом окружающей среды для существования человека и всего живого на земле. Без дыхания человек в состоянии прожить не более 5-6 минут.

Учёные разделили атмосферу условно на несколько слоёв (сфер). Слой, который начинается у поверхности земли и простирается примерно до 10 000 метров, назвали тропосферой. В этой части формируются все облака, образуются дожди, ураганы и ветры. Среднегодовая температура на уровне моря составляет +15 оС, а на высоте 10 км опускается до -40 оС. Слой от 10 км до 50 км назвали стратосферой. Температура в стратосфере увеличивается с высотой и поднимается примерно до +40 оС на высоте 50 км. Именно в стратосфере находится около 90 % планетарного озона, который защищает всё живое на земле от солнечного ультрафиолетового излучения. Именно поглощением ультрафиолетового излучения объясняют повышение температуры в этом слое. Слой от 50 км до 80 км назвали мезосферой. Выше 80 км начинается наиболее удалённая часть атмосферы, которая практически не ограничена по высоте. Температура в этой части понижается с увеличением высоты. Практически 90 % всей массы воздуха сосредоточено в слое до 16 км от поверхности Земли.

Газовый состав чистого воздуха стабилен в стокилометровой толще от поверхности Земли. Чистый сухой воздух содержит по объёму примерно 78,09 % азота, 20,8 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,031 % углекислого газа и несколько десятых долей процента других газов. В табл. 3.10 представлен состав чистого атмосферного воздуха. Этот состав относится к чистому воздуху.

Таблица 3.10

Состав чистого атмосферного воздуха

Название газа

Содержание в воздухе

Молекулярный вес,

атомных ед.

% по объёму

vpm по объёму

% по весу

ppm по весу

Азот

78.00

780 900

75.52

755 100

  28.016

Кислород

20.80

209 500

23.15

231 500

  32.000

Аргон

 0.93

  9 300

  1.28

  12 800

  39.944

Двуокись углерода

 0.03

     300

  0.05

       460

  44.010

Неон

1.8·10-3

      18

             12.5

  20.010

Гелий

5.24·10-4

           5,2

                 0.72

     4.003

Метан

           2,2

               1.2

Криптон

1.0·10-4

           1,0

               2.9

83.7

Водород

5.0·10-5

           0,5

                 0.03

       2.016

Ксенон

8.0·10-6

           0,8

                 0.36

131.3

Озон

9.0·10-6

  48.0

Радон

6.0·10-18

222.0

Сухой воздух

1 000 000

1 000 000

     28.966

Кислород восстанавливается в атмосфере благодаря процессам фотосинтеза в растениях и фитопланктоне. Количество кислорода в атмосфере постоянно изменяется, поскольку меняется уровень его воспроизводства, с одной стороны, и уровень потребления человечеством, с другой.

Предыдущая

Химический состав воздуха

Воздушная оболочка Земли формируется из смеси газов:

  • Азот. Основной компонент атмосферы. Не участвует в дыхании, не поддерживает горение. Обеспечивает жизнедеятельность водорослей и некоторых растений.
  • Кислород. Жизненно необходимый элемент. Является необходимым в формировании биологических процессов организмов животных, растений. Служит окислителем и основным компонентом горения веществ.
  • Углекислый газ. Поглощается деревьями и преобразуется в кислород.

В небольших количествах атмосфера содержит озон, водород, неон, другие газы.  По количеству содержания вредных примесей определяют чистоту воздуха. Подробнее – в статье о составе воздуха.