Atmosfēras gaisa un piesārņotāju sastāvs

The atmosfēras gaisa sastāvs vai atmosfēru nosaka dažādo tajā esošo gāzu īpatsvars, kas visā Zemes vēsturē pastāvīgi mainījies. Tās planētas atmosfēra, kas veidojas, saturēja galvenokārt H₂ un citas gāzes, piemēram, CO₂ un H₂O. Pirms aptuveni 4 400 miljoniem gadu atmosfēras gaisa sastāvs galvenokārt tika bagātināts ar CO₂.

Līdz ar dzīvības parādīšanos uz Zemes notika metāna uzkrāšanās (CH₄) atmosfērā, jo pirmie organismi bija metanogēni. Vēlāk parādījās fotosintētiskie organismi, kas bagātināja O atmosfēras gaisu₂.

Atmosfēras gaisa sastāvu šodien var iedalīt divos lielos slāņos, kas atšķiras pēc to ķīmiskā sastāva; homosfēra un heterosfēra.

Homosfēra atrodas no 80 līdz 100 km virs jūras līmeņa un sastāv galvenokārt no slāpekļa (78%), skābekļa (21%), argona (mazāk nekā 1%), oglekļa dioksīda, ozona, hēlija, ūdeņraža un metāna. , starp citiem elementiem, kas ir ļoti mazi.

Heterosferu veido gāzes ar zemu molekulmasu un atrodas virs 100 km augstuma. Pirmais slānis attēlo N₂ molekulāro, otro atomu O, trešo hēliju un pēdējo - veido atomu ūdeņradis (H)..

Indekss

• 1 Vēsture
  • 1.1 Senā Grieķija
  • 1.2 Atmosfēras gaisa sastāva atklāšana
• 2 Raksturojums
  • 2.1 Izcelsme
  • 2.2. Struktūra
• 3 Primitīvas atmosfēras gaisa sastāvs
  • 3.1 CO2 uzkrāšana
  • 3.2. Dzīves izcelsme, metāna (CH4) uzkrāšanās un CO2 samazināšanās
  • 3.3. Liels oksidācijas notikums (O2 uzkrāšanās)
  • 3.4 Atmosfēras slāpeklis un tā loma dzīves sākumā
• 4 Pašreizējā atmosfēras gaisa sastāvs
  • 4.1 Homosfēra
  • 4.2 Heterosfēra
• 5 Atsauces

Vēsture

Pētījumi par atmosfēras gaisu sākās pirms tūkstošiem gadu. Tajā brīdī, kad primitīvas civilizācijas atklāja uguni, viņi sāka domāt par gaisa esamību.

Senā Grieķija

Šajā laikā viņi sāka analizēt, kas ir gaiss un kāda funkcija tā darbojas. Piemēram, Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) uzskatīja, ka gaiss ir dzīvībai būtisks, jo dzīvās būtnes tika barotas no šī elementa.

No otras puses, Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) uzskatīja, ka dzīvē ir četri pamatelementi: ūdens, zeme, uguns un gaiss..

Aristotelis (384 a.C.-322 a.C.) arī uzskatīja, ka gaiss ir viens no būtiskiem elementiem dzīvajām būtnēm..

Atmosfēras gaisa sastāva atklāšana

1773. gadā zviedru ķīmiķis Carl Scheele atklāja, ka gaiss sastāvēja no slāpekļa un skābekļa (deguna gaisa). Vēlāk, 1774. gadā, britu Džozefs Priestlijs noteica, ka gaisu veido elementu maisījums un ka viens no tiem bija būtisks dzīvībai.

1776. gadā francūzis Antoine Lavoisier sauca par skābekli elementu, ko viņš izolēja no dzīvsudraba oksīda termiskās sadalīšanās..

1804. gadā naturalists Aleksandrs fon Humboldts un franču ķīmiķis Gay-Lussac analizēja gaisu, kas nāk no dažādām planētas daļām. Pētnieki noteica, ka atmosfēras gaisam ir nemainīgs sastāvs.

Tikai 19. gadsimta beigās un divdesmitā gadsimta sākumā, kad tika atklātas citas atmosfēras gaisa sastāvdaļas. To vidū 1894. gadā ir argons, tad 1899. gadā hēlijs un 1898. gadā citas gāzes (neona, argons un ksenons)..

Funkcijas

Gaisa atmosfēra ir pazīstama arī kā atmosfēra un ir gāzu maisījums, kas aptver Zemi.

Izcelsme

Maz zināms par Zemes atmosfēras izcelsmi. Tiek uzskatīts, ka pēc tās atdalīšanās no saules planētu ieskauj ļoti karstu gāzu aploksne.

Šīs gāzes bija iespējams samazināt un tās nāk no Saules, kas sastāv galvenokārt no H₂. Citas gāzes, iespējams, bija CO₂ un H₂Vai to izdala intensīva vulkāniskā darbība.

Tiek ierosināts, ka daļa no esošajām gāzēm atdzesē, kondensējas un rada okeānus. Pārējās gāzes palika veidojošas atmosfērā, bet citas tika glabātas akmeņos.

Struktūra

Atmosfēru veido dažādi koncentriski slāņi, kas atdalīti ar pārejas zonām. Šī slāņa augšējā robeža nav skaidri noteikta un daži autori to novieto virs 10000 km virs jūras līmeņa.

Smaguma spēka piesaiste un gāzes saspiešanas veids ietekmē tā izplatīšanos uz zemes virsmas. Tādējādi lielākā daļa no kopējās masas (aptuveni 99%) atrodas pirmajos 40 km virs jūras līmeņa.

Atmosfēras gaisa dažādiem līmeņiem vai slāņiem ir atšķirīgs ķīmiskais sastāvs un temperatūras svārstības. Atbilstoši vertikālajam izvietojumam, no tuvākajiem vistālāk no zemes virsmas, ir zināmi šādi slāņi: troposfēra, stratosfēra, mezosfēra, termosfēra un eksosfēra..

Attiecībā uz atmosfēras gaisa ķīmisko sastāvu ir noteikti divi slāņi: homosfēra un heterosfēra.

Homosphere

Tā atrodas pirmajos 80-100 km virs jūras līmeņa, un tās gāzu sastāvs gaisā ir viendabīgs. Tajā atrodas troposfēra, stratosfēra un mezosfēra.

Heterosfēra

Tā atrodas virs 100 km, un to raksturo tas, ka gaisā esošo gāzu sastāvs ir mainīgs. Tas sakrīt ar termosfēru. Gāzu sastāvs mainās dažādos augstumos.

Primitīvas atmosfēras gaisa sastāvs

Pēc Zemes veidošanās, aptuveni pirms 4,500 miljoniem gadu, sāka uzkrāties gāzes, kas veidoja atmosfēras gaisu. Gāzes nāk galvenokārt no zemes apvalka, kā arī no ietekmes ar planetesimāliem (vielas, kas radušās planētām).

CO uzkrāšanās₂

Lielā vulkāniskā aktivitāte uz planētas sāka atmosfērā atbrīvoties no dažādām gāzēm, piemēram, N₂, CO₂ un H₂O. Oglekļa dioksīds sāka uzkrāties, jo karbonizācija (CO fiksācijas process)₂ atmosfēras karbonātu veidā).

Faktori, kas ietekmēja CO fiksāciju₂ šajā laikā tie bija ļoti zemas intensitātes lietus un ļoti zems kontinentālais apgabals.

Dzīvības izcelsme, metāna uzkrāšanās (CH. \ T₄) un CO samazinājums₂

Pirmās dzīvās būtnes, kas parādījās uz planētas, izmantoja CO₂ un H₂ veikt elpošanu. Šie pirmie organismi bija anaerobi un metanogēni (tie radīja lielu metāna daudzumu)..

Metāns uzkrājas atmosfēras gaisā, jo tā sadalīšanās bija ļoti lēna. Tas sadalās fotolīzes rezultātā un atmosfērā, kurā gandrīz nav skābekļa, šis process var ilgt līdz pat 10 000 gadiem.

Saskaņā ar dažiem ģeoloģiskiem ierakstiem apmēram pirms 3500 miljoniem gadu bija CO samazinājums₂ atmosfērā, kas ir saistīta ar šo CH bagāto gaisu₄ pastiprināja lietus, veicinot karbonizāciju.

Liels oksidācijas notikums (O uzkrāšanās)₂)

Tiek uzskatīts, ka pirms aptuveni 2400 miljoniem gadu O₂ uz planētas tas sasniedza nozīmīgu līmeni atmosfēras gaisā. Šī elementa uzkrāšanās ir saistīta ar fotosintētisko organismu parādīšanos.

Fotosintēze ir process, kas ļauj organiskās molekulas sintezēt no citām neorganiskām molekulām gaismas klātbūtnē. Tās rašanās laikā tiek atbrīvots O₂ kā sekundārais produkts.

Augsts fotosintēzes ātrums, ko rada cianobaktērijas (pirmie fotosintētiskie organismi), mainīja atmosfēras gaisa sastāvu. Liels O daudzums₂ kas tika izlaisti, atgriezās atmosfērā arvien vairāk oksidējas.

Šie augstie O līmeņi₂ ietekmēja CH uzkrāšanos₄, jo tas paātrināja šī savienojuma fotolīzes procesu. Krasi samazinot metānu atmosfērā, planētas temperatūra pazeminājās un radās ledus laikmets..

Vēl viena nozīmīga O uzkrāšanās ietekme₂ uz planētas tas bija ozona slāņa veidošanās. O₂ atmosfēras sadalās pēc gaismas iedarbības un veido divas atomu skābekļa daļiņas.

Atomu skābeklis apvienojas ar O₂ molekulārā un veido O₃ (ozons). Ozona slānis veido aizsargbarjeru pret ultravioleto starojumu, ļaujot attīstīties dzīvībai uz zemes virsmas.

Atmosfēras slāpeklis un tā loma dzīves sākumā

Slāpeklis ir būtiska dzīvo organismu sastāvdaļa, jo tas ir nepieciešams proteīnu un nukleīnskābju veidošanai. Tomēr N₂ atmosfēras daudzus organismus nevar izmantot tieši.

Slāpekļa fiksācija var būt biotiska vai abiotiska. Tas sastāv no N kombinācijas₂ ar O₂ vai H₂ veidot amonjaku, nitrātus vai nitritus.

N saturs₂ atmosfēras gaisā tie ir saglabājušies vairāk vai mazāk nemainīgi Zemes atmosfērā. CO uzkrāšanās laikā₂, N fiksācija₂ Tas būtībā bija abiotisks, veidojot slāpekļa oksīdu, ko veidoja H molekulu fotoķīmiskā disociācija.₂O un CO₂ kas bija O avots₂.

Kad samazinājās CO līmenis₂ atmosfērā slāpekļa oksīda veidošanās ātrums krasi samazinājās. Tiek uzskatīts, ka šajā laikā radās pirmie biotiskie N fiksācijas ceļi₂.

Pašreizējā atmosfēras gaisa sastāvs

Gaisa atmosfēru veido gāzu un citu diezgan sarežģītu elementu maisījums. Tās sastāvu ietekmē galvenokārt augstums.

Homosphere

Ir noteikts, ka sausā atmosfēras gaisa ķīmiskais sastāvs jūras līmenī ir diezgan nemainīgs. Slāpeklis un skābeklis veido aptuveni 99% no homosfēras masas un tilpuma.

Atmosfēras slāpeklis (N₂) ir 78%, bet skābeklis veido 21% no gaisa. Nākamais bagātīgākais atmosfēras gaisa elements ir argons (Ar), kas aizņem mazāk nekā 1% no kopējā tilpuma.

Ir arī citi svarīgi elementi, pat ja tie ir nelielā proporcijā. Oglekļa dioksīds (CO₂) ir 0,035% un ūdens tvaiki var atšķirties no 1 līdz 4% atkarībā no reģiona.

Ozons (O₃) ir sastopams 0,003% apmērā, bet tas ir būtisks šķērslis dzīvo būtņu aizsardzībai. Arī šajā pašā proporcijā atrodamas vairākas cēlgāzes, piemēram, neona (Ne), kriptona (Kr) un ksenona (Xe).

Turklāt ir ūdeņraža klātbūtne (H₂), slāpekļa oksīdi un metāns (CH. \ t₄) ļoti mazos daudzumos.

Vēl viens elements, kas ir daļa no atmosfēras gaisa sastāva, ir šķidrais ūdens, kas atrodas mākoņos. Tāpat mēs atrodam tādus cietus elementus kā sporas, ziedputekšņi, pelni, sāļi, mikroorganismi un nelieli ledus kristāli..

Heterosfēra

Šajā līmenī augstums nosaka atmosfēras gaisā dominējošā gāzes veidu. Visas gāzes ir vieglas (zemas molekulmasas) un ir sakārtotas četros dažādos slāņos.

Ir saprotams, ka, palielinoties augstumam, visbiežāk sastopamajām gāzēm ir zemāka atomu masa.

No 100 līdz 200 km augstumā ir lielāks molekulāro slāpekļa daudzums (N₂). Šīs molekulas svars ir 28,013 g / mol.

Otrs heterosfera slānis ir atoms O, un tas atrodas starp 200 un 1000 km jūras līmenī. Atoma O masa ir 15,999, kas ir mazāk smags nekā N₂.

Vēlāk mēs atradām hēlija slāni no 1000 līdz 3500 km augstiem. Hēlija atomu masa ir 4,00226.

Pēdējo heterosfēras slāni veido atoma ūdeņradis (H). Šī gāze ir vieglākā periodiskajā tabulā ar atomu masu 1,007.

Atsauces

1. Katz M (2011) Materiāli un izejvielas, gaiss. Didaktiskā rokasgrāmata 2.nodaļa. Nacionālais tehnoloģiju izglītības institūts, Izglītības ministrija. Buenosairesa Argentīna 75 lpp
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosfēras sastāvs maina globālo un reģionālo gaisa kvalitāti. Atmosfēras vide 43: 5268-5350.
3. Pla-García J un C Menor-Salván (2017) Zemes planētas primitīvās atmosfēras ķīmiskais sastāvs. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R un Vega A (2015) Klimatoloģija. Trešais izdevums. Jones un Bartlett Learning. Ņujorka, ASV. 451 pp.
5. Saha K (2011) Zemes atmosfēra, tās fizika un dinamika. Springer-Verlag. Berlīne, Vācija.367 lpp.