ATMOSFEROS ORO IR TERŠALŲ SUDĖTIS - APLINKA - 2025

Iš atmosferos oru sudėtis ar atmosferai yra apibrėžtas pagal skirtingų dujų proporcingai jame esančius, kuris buvo nuolat variacijos per visą Žemę istorijos. Kuriančios planetos atmosferoje daugiausia buvo H ₂ ir kitų dujų, tokių kaip CO ₂ ir H ₂ O. Maždaug prieš 4,4 milijardo metų atmosferos oro sudėtis buvo praturtinta daugiausia CO ₂ .

Atsiradus gyvybei Žemėje, atmosferoje susikaupė metanas (CH ₄ ), nes pirmieji organizmai buvo metanogenai. Vėliau atsirado fotosintetinių organizmų, kurie atmosferos orą praturtino O ₂ .

Bendras vaizdas į Žemės atmosferą. Šaltinis: Reto Stöckli (sausumos paviršius, seklus vanduo, debesys) Robertas Simmonas

Šiandien atmosferos oro sudėtį galima padalyti į du didelius sluoksnius, diferencijuotus pagal jų cheminę sudėtį; homosferoje ir heterosferoje.

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

Heterosfera yra sudaryta iš mažos molekulinės masės dujų ir yra virš 100 km aukštyje. Pirmasis sluoksnis turi molekulinę N ₂ , antrasis - atominį O, trečiasis - helį, o paskutinis - iš atominio vandenilio (H).

Istorija

Atmosferos oro tyrimai buvo pradėti prieš tūkstančius metų. Tuo metu, kai primityvios civilizacijos atrado ugnį, jos pradėjo suvokti oro egzistavimą.

Senovės Graikija

Šiuo laikotarpiu jie pradėjo analizuoti, kas yra oras ir ką jis daro. Pavyzdžiui, Mileto Anaksimadai (588 m. Pr. Kr. - 524 m. Pr. Kr.) Manė, kad oras yra gyvybiškai svarbus, nes gyvos būtybės maitinasi šiuo elementu.

Savo ruožtu Acrago Empedoklis (495 m. Pr. Kr. - 435 m. Pr. Kr.) Manė, kad yra keturi pagrindiniai gyvenimo elementai: vanduo, žemė, ugnis ir oras.

Aristotelis (384 m. Pr. Kr. - 322 m. Pr. Kr.) Orą taip pat laikė vienu iš esminių gyvų būtybių elementų.

Atmosferos oro sudėties atradimas

1773 m. Švedų chemikas Carlas Scheele atrado, kad orą sudarė azotas ir deguonis (svetimas oras). Vėliau, 1774 m., Britas Josephas Priestley'as nustatė, kad orą sudaro elementų mišinys ir kad vienas iš jų yra būtinas gyvybei.

1776 m. Prancūzas Antoine'as Lavoisier'is deguonį vadino elementu, kurį jis išskyrė iš gyvsidabrio oksido terminio skilimo.

1804 m. Gamtininkas Aleksandras von Humboldtas ir prancūzų chemikas Gay-Lussac išanalizavo orą, patenkantį iš skirtingų planetos dalių. Tyrėjai nustatė, kad atmosferos oro sudėtis yra pastovi.

Tik 19-ojo amžiaus pabaigoje ir 20-ojo amžiaus pradžioje buvo atrastos kitos dujos, kurios yra atmosferos oro dalis. Tarp jų mes turime argono 1894 m., Tada helio 1895 m., Ir kitų dujų (neono, argono ir ksenono) 1898 m.

charakteristikos

Žemės atmosfera, fone Mėnulis. Šaltinis: NASA, per „Wikimedia Commons“

Atmosferos oras taip pat žinomas kaip atmosfera ir tai yra dujų mišinys, uždengiantis Žemės planetą.

Kilmė

Apie Žemės atmosferos kilmę žinoma nedaug. Manoma, kad atsiskyrus nuo saulės, planeta buvo apsupta labai karštų dujų apvalkalo.

Šios dujos buvo galbūt sumažinti ir iš Saulės, susidedantis daugiausia iš H ₂ . Kitos dujos greičiausiai buvo CO ₂ ir H ₂ O, kurias skleidė intensyvus vulkaninis aktyvumas.

Siūloma, kad dalis esančių dujų atvėstų, kondensuotųsi ir susidarytų vandenynai. Kitos dujos liko atmosferoje, o kitos buvo kaupiamos uolienose.

Struktūra

Atmosferą sudaro skirtingi koncentriniai sluoksniai, atskirti pereinamosiomis zonomis. Viršutinė šio sluoksnio riba nėra aiškiai apibrėžta, ir kai kurie autoriai nurodo, kad jis yra aukščiau 10 000 km virš jūros lygio.

Gravitacijos jėgos pritraukimas ir dujų suspaudimo būdas daro įtaką jų pasiskirstymui žemės paviršiuje. Taigi didžiausia visos jos masės dalis (maždaug 99%) yra per pirmuosius 40 km virš jūros lygio.

Atmosferos sluoksniai. Šaltinis: Šį SVG atvaizdą sukūrė „Medium69.Cette“ vaizdas „SVG“ yra „été créée par Medium69.“ Prašome įskaityti: William Crochot

Skirtingi atmosferos oro lygiai ar sluoksniai turi skirtingą cheminę sudėtį ir temperatūros pokyčius. Pagal vertikalų išdėstymą, arčiausiai arčiausiai žemės paviršiaus esančio paviršiaus, yra žinomi šie sluoksniai: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera ir egzosfera.

Atsižvelgiant į atmosferos oro cheminę sudėtį, yra apibrėžti du sluoksniai: homosfera ir heterosfera.

Homosfera

Jis yra pirmuosiuose 80–100 km virš jūros lygio, o jo ore esančių dujų sudėtis yra vienalytė. Joje yra troposfera, stratosfera ir mezosfera.

Heterosfera

Jis yra didesnis nei 100 km ir jam būdinga tai, kad ore esančių dujų sudėtis yra kintama. Atitinka termosferą. Dujų sudėtis skiriasi skirtingais aukščiais.

Primityvaus atmosferinio oro sudėtis

Planetesimalus diskas. Šaltinis: Public Domain, commons.wikimedia.org

Susiformavus Žemei, maždaug prieš 4500 milijonų metų, pradėjo kauptis dujos, kurios sudarė atmosferos orą. Dujos daugiausia kilo iš Žemės apvalkalo, taip pat iš smūgio su plokštuminiais imitais (medžiagų agregatais, iš kurių kilo planetos).

CO kaupimasis

Dėl didelio vulkaninio aktyvumo planetoje į atmosferą galėjo išsiskirti įvairios dujos, tokios kaip N ₂ , CO ₂ ir H ₂ O. Anglies dioksidas pradėjo kauptis, nes karbonizacija ( atmosferos CO ₂ fiksavimo forma karbonato) buvo nedaug.

Veiksniai, kurie turėjo įtakos CO ₂ fiksacijai šiuo metu, buvo labai mažo intensyvumo lietūs ir labai mažas žemyno plotas.

Gyvybės kilmė, metano kaupimasis (CH

Pirmosios gyvos būtybės, pasirodžiusios planetoje , kvėpavimui naudojo CO ₂ ir H ₂ . Šie ankstyvieji organizmai buvo anaerobiniai ir metanogeniški (jie gamino didelius kiekius metano).

Metanas kaupėsi atmosferos ore, nes jo skaidymasis vyko labai lėtai. Jis suyra fotolizės būdu ir beveik be deguonies atmosferoje šis procesas gali užtrukti iki 10 000 metų.

Remiantis kai kuriais geologiniais duomenimis, maždaug prieš 3,5 milijardo metų atmosferoje sumažėjo CO ₂ , o tai buvo siejama su tuo, kad oras, kuriame gausu CH _4, sustiprino liūtis, teikdamas pirmenybę karbonizacijai.

Didelis oksidacinis įvykis (O kaupimasis

Manoma, kad maždaug prieš 2,4 milijardo metų O _{2 kiekis} planetoje pasiekė reikšmingą atmosferos oro lygį. Šio elemento kaupimasis yra susijęs su fotosintetinių organizmų atsiradimu.

Fotosintezė yra procesas, leidžiantis organinėms molekulėms sintetinti iš kitų neorganinių, esant šviesai. Atsiradus O _2, jis išsiskiria kaip šalutinis produktas.

Didelis melsvabakterių (pirmųjų fotosintetinių organizmų) gaminamas fotosintezės greitis pakeitė atmosferos oro sudėtį. Dideli išmetamo O ₂ kiekiai vis labiau oksiduojasi į atmosferą.

Šie dideli O ₂ kiekiai turėjo įtakos CH ₄ kaupimuisi , nes tai pagreitino šio junginio fotolizės procesą. Kadangi metanas atmosferoje smarkiai krito, planetos temperatūra nukrito ir įvyko apledėjimas.

Kitas svarbus O ₂ kaupimosi planetoje poveikis buvo ozono sluoksnio susidarymas. Atmosferos O ₂ disocijuoja pagal šviesos bei formos dviejų atominių deguonies dalelių poveikio.

Atominis deguonis rekombinuojasi su molekuliniu O ₂ ir sudaro O ₃ (ozoną). Ozono sluoksnis sudaro apsauginę užtvarą nuo ultravioletinės spinduliuotės, leidžiančią vystytis gyvybei žemės paviršiuje.

Atmosferos azotas ir jo vaidmuo gyvybės kilmėje

Azotas yra svarbus gyvų organizmų komponentas, nes jis yra būtinas baltymams ir nukleorūgštims formuotis. Tačiau atmosferos N ₂ negali tiesiogiai naudoti dauguma organizmų.

Azoto fiksacija gali būti biotinė arba abiotinė. Ji susideda iš N kartu ₂ su O ₂ arba H ₂ suformuoti amoniako, nitratų arba nitritų.

N ₂ turinys atmosferos ore liko daugiau ar mažiau pastovus Žemės atmosferą. Metu CO ₂ kaupimo laikotarpį , N ₂ fiksacija buvo iš esmės abiotiškas, dėl to, kad azoto oksido formavimo, kurį sudaro fotocheminės disociacijos H ₂ O ir CO ₂ molekulių , kurios buvo iš O šaltinis ₂ .

Kai atmosferos CO ₂ lygis sumažėjo , azoto oksidų susidarymo greitis smarkiai sumažėjo. Manoma, kad per tą laiką atsirado pirmieji N ₂ fiksacijos biotiniai keliai .

Dabartinė atmosferos oro sudėtis

Atmosferos orą sudaro dujų ir kitų gana sudėtingų elementų mišinys. Jos sudėčiai daugiausia įtakos turi aukštis.

Homosfera

Sauso atmosferos oro cheminė sudėtis jūros lygyje nustatyta gana pastovi. Azotas ir deguonis sudaro apie 99% homosferos masės ir tūrio.

Atmosferos azoto (N ₂ ) dalis yra 78%, o deguonies sudaro 21% oro. Kitas gausiausias elementas atmosferos ore yra argonas (Ar), kuris užima mažiau nei 1% viso tūrio.

Atmosferos oro komponentai. Šaltinis: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Modified.

Yra ir kitų elementų, kurie turi didelę reikšmę, net kai jie yra nedidelės proporcijos. Anglies dioksido (CO ₂ ) dalis yra 0,035%, o vandens garai gali skirtis nuo 1 iki 4%, priklausomai nuo regiono.

Ozonas (O ₃ ) randamas 0,003%, tačiau jis sudaro esminę kliūtį gyvų būtybių apsaugai. Šioje proporcijoje taip pat yra įvairių tauriųjų dujų, tokių kaip neonas (Ne), kriptonas (Kr) ir ksenonas (Xe).

Be to, labai mažais kiekiais yra vandenilio (H ₂ ), azoto oksidų ir metano (CH ₄ ).

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

Heterosfera

Šiame lygyje aukštis lemia vyraujantį atmosferos dujų tipą. Visos dujos yra lengvos (mažos molekulinės masės) ir yra suskirstytos į keturis skirtingus sluoksnius.

Matoma, kad didėjant aukščiui, gausesnių dujų atominė masė yra mažesnė.

Tarp 100 ir 200 km aukščio yra didesnė molekulinio azoto (N ₂ ) gausa . Šios molekulės svoris yra 28,013 g / mol.

Antrasis heterosferos sluoksnis yra sudarytas iš atominio O ir yra 200–1000 km virš jūros lygio. Atomo O masė yra 15 999, ji yra mažiau sunki nei N ₂ .

Vėliau randame helio sluoksnį, kurio aukštis yra nuo 1000 iki 3500 km. Helio atominė masė yra 4,00226.

Paskutinį heterosferos sluoksnį sudaro atominis vandenilis (H). Šios dujos yra lengviausios periodinėje lentelėje, kurių atominė masė yra 1,007.

Nuorodos

1. Katz M (2011) Medžiagos ir žaliavos, oras. Didaktinis vadovas. 2 skyrius. Nacionalinis technologinio švietimo institutas, Švietimo ministerija. Buenos Airės. Argentina. 75 psl
2. Vienuoliai PS, C Granier, S Fuzzi ir kt. (2009 m.) Atmosferos sudėties pokyčiai - pasaulinė ir regioninė oro kokybė. Atmospheric Enviroment 43: 5268-5350.
3. Pla-García J ir C Menor-Salván (2017) Pirminės Žemės planetos atmosferos cheminė sudėtis. Chem 113: 16–26.
4. „Rohli R“ ir „Vega A“ (2015) klimatologija. Trečias leidimas. Jones ir Bartlett mokymasis. Niujorkas, JAV. 451 psl.
5. Saha K (2011) Žemės atmosfera, jos fizika ir dinamika. „Springer-Verlag“. Berlynas, Vokietija 367 psl.