ما هي نسبة الأكسجين الموجود في الهواء. الدليل الطبي لكل عائلة

أَجواء(من الكلمة اليونانية أتموس - بخار و spharia - كرة) - الغلاف الجوي للأرض الذي يدور معها. كان تطور الغلاف الجوي مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بالعمليات الجيولوجية والجيوكيميائية التي تحدث على كوكبنا، وكذلك بأنشطة الكائنات الحية.

يتزامن الحد السفلي للغلاف الجوي مع سطح الأرض، حيث يخترق الهواء أصغر المسام في التربة ويذوب حتى في الماء.

الحد الأعلى على ارتفاع 2000-3000 كم يمر تدريجياً إلى الفضاء الخارجي.

الغلاف الجوي الغني بالأكسجين يجعل الحياة ممكنة على الأرض. يستخدم الأكسجين الجوي في عملية التنفس لدى البشر والحيوانات والنباتات.

لو لم يكن هناك غلاف جوي لكانت الأرض هادئة مثل القمر. بعد كل شيء، الصوت هو اهتزاز جزيئات الهواء. يتم تفسير اللون الأزرق للسماء من خلال حقيقة أن أشعة الشمس التي تمر عبر الغلاف الجوي، كما لو كانت من خلال عدسة، تتحلل إلى الألوان المكونة لها. في هذه الحالة، تكون أشعة الألوان الزرقاء والزرقاء متناثرة أكثر من أي شيء آخر.

يحتفظ الغلاف الجوي بمعظم الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، والتي لها تأثير ضار على الكائنات الحية. كما أنه يحافظ على الحرارة على سطح الأرض، مما يمنع كوكبنا من التبريد.

هيكل الغلاف الجوي

يمكن تمييز عدة طبقات في الغلاف الجوي، تختلف في الكثافة والكثافة (الشكل 1).

التروبوسفير

التروبوسفير- أدنى طبقة من الغلاف الجوي، ويبلغ سمكها فوق القطبين 8-10 كم، وفي خطوط العرض المعتدلة - 10-12 كم، وفوق خط الاستواء - 16-18 كم.

أرز. 1. هيكل الغلاف الجوي للأرض

يتم تسخين الهواء الموجود في طبقة التروبوسفير بواسطة سطح الأرضأي: من الأرض والماء. ولذلك فإن درجة حرارة الهواء في هذه الطبقة تتناقص مع الارتفاع بمعدل 0.6 درجة مئوية لكل 100 متر، وعند الحدود العليا للتروبوسفير تصل إلى -55 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، في منطقة خط الاستواء عند الحدود العليا لطبقة التروبوسفير، تبلغ درجة حرارة الهواء -70 درجة مئوية، وفي منطقة القطب الشمالي -65 درجة مئوية.

يتركز حوالي 80٪ من كتلة الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير، ويوجد كل بخار الماء تقريبًا، وتحدث العواصف الرعدية والعواصف والسحب والأمطار، وتحدث حركة الهواء الرأسية (الحمل الحراري) والأفقية (الرياح).

يمكننا القول أن الطقس يتشكل بشكل رئيسي في طبقة التروبوسفير.

الستراتوسفير

الستراتوسفير- طبقة الغلاف الجوي الواقعة فوق طبقة التروبوسفير على ارتفاع يتراوح بين 8 إلى 50 كم. ويظهر لون السماء في هذه الطبقة باللون الأرجواني، وهو ما يفسر خلخلة الهواء، بحيث تكاد لا تتطاير أشعة الشمس.

تحتوي طبقة الستراتوسفير على 20% من كتلة الغلاف الجوي. الهواء في هذه الطبقة مخلخل ، ولا يوجد بخار ماء عمليًا ، وبالتالي لا تتشكل السحب والأمطار تقريبًا. ومع ذلك، لوحظ في طبقة الستراتوسفير تيارات هوائية مستقرة تصل سرعتها إلى 300 كم / ساعة.

تتركز هذه الطبقة الأوزون(شاشة الأوزون، غلاف الأوزون)، وهي الطبقة التي تمتص الأشعة فوق البنفسجية، وتمنعها من المرور إلى الأرض وبالتالي حماية الكائنات الحية على كوكبنا. بسبب الأوزون، تتراوح درجة حرارة الهواء عند الحدود العليا للستراتوسفير من -50 إلى 4-55 درجة مئوية.

توجد بين طبقة الميزوسفير والستراتوسفير منطقة انتقالية - الستراتوبوز.

الميزوسفير

الميزوسفير- طبقة من الغلاف الجوي تقع على ارتفاع 50-80 كم. كثافة الهواء هنا أقل بـ 200 مرة من كثافة الهواء على سطح الأرض. ويظهر لون السماء في طبقة الميزوسفير باللون الأسود، وتظهر النجوم خلال النهار. تنخفض درجة حرارة الهواء إلى -75 (-90) درجة مئوية.

على ارتفاع 80 كم يبدأ الغلاف الحراري.ترتفع درجة حرارة الهواء في هذه الطبقة بشكل حاد إلى ارتفاع 250 مترًا، ثم تصبح ثابتة: على ارتفاع 150 كيلومترًا تصل إلى 220-240 درجة مئوية؛ على ارتفاع 500-600 كم تتجاوز 1500 درجة مئوية.

في طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري، تحت تأثير الأشعة الكونية، تتفكك جزيئات الغاز إلى جزيئات مشحونة (متأينة) من الذرات، لذلك يسمى هذا الجزء من الغلاف الجوي الأيونوسفير- طبقة من الهواء النادر للغاية، تقع على ارتفاع 50 إلى 1000 كيلومتر، وتتكون بشكل رئيسي من ذرات الأكسجين المتأينة وجزيئات أكسيد النيتريك والإلكترونات الحرة. وتتميز هذه الطبقة بكهربتها العالية، وتنعكس منها موجات الراديو الطويلة والمتوسطة، كما من المرآة.

في الغلاف الأيوني، تنشأ الشفق القطبي - وهج الغازات النادرة تحت تأثير الجزيئات المشحونة كهربائيا التي تطير من الشمس - ويلاحظ تقلبات حادة في المجال المغناطيسي.

اكسوسفير

اكسوسفير- الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي وتقع فوق 1000 كم. وتسمى هذه الطبقة أيضًا كرة التشتت، نظرًا لأن جزيئات الغاز تتحرك هنا السرعه العاليهويمكن أن تتبدد في الفضاء الخارجي.

تكوين الغلاف الجوي

الغلاف الجوي عبارة عن خليط من الغازات تتكون من النيتروجين (78.08%)، الأكسجين (20.95%)، ثاني أكسيد الكربون (0.03%)، الأرجون (0.93%)، عدد كبيرالهيليوم والنيون والزينون والكريبتون (0.01%) والأوزون والغازات الأخرى ولكن محتواها لا يذكر (الجدول 1). تم إنشاء التركيب الحديث للهواء الأرضي منذ أكثر من مائة مليون عام، لكن النشاط الإنتاجي البشري المتزايد بشكل حاد أدى إلى تغييره. حاليًا، هناك زيادة في محتوى ثاني أكسيد الكربون بحوالي 10-12%.

تؤدي الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي أدوارًا وظيفية مختلفة. ومع ذلك، فإن الأهمية الرئيسية لهذه الغازات تتحدد في المقام الأول من خلال حقيقة أنها تمتص الطاقة الإشعاعية بقوة كبيرة وبالتالي يكون لها تأثير كبير على نظام درجة الحرارةسطح الأرض والغلاف الجوي.

الجدول 1. التركيب الكيميائي للجاف الهواء الجويعلى سطح الأرض

نتروجين،وهو الغاز الأكثر شيوعًا في الغلاف الجوي، وهو قليل النشاط كيميائيًا.

الأكسجينعلى عكس النيتروجين، فهو عنصر نشط للغاية كيميائيا. وتتمثل الوظيفة المحددة للأكسجين في أكسدة المواد العضوية للكائنات غيرية التغذية والصخور والغازات المؤكسدة بشكل غير كامل المنبعثة في الغلاف الجوي عن طريق البراكين. وبدون الأكسجين، لن يكون هناك تحلل للمواد العضوية الميتة.

إن دور ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عظيم بشكل استثنائي. يدخل الغلاف الجوي نتيجة لعمليات الاحتراق وتنفس الكائنات الحية والتحلل وهو في المقام الأول مادة البناء الرئيسية لإنشاء المواد العضوية أثناء عملية التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى ذلك، فإن خاصية ثاني أكسيد الكربون لنقل الإشعاع الشمسي قصير الموجة وامتصاص جزء من الإشعاع الحراري طويل الموجة لها أهمية كبيرة، مما سيخلق ما يسمى بظاهرة الاحتباس الحراري، والتي حولها نحن سوف نتكلمأقل.

يتم أيضًا التأثير على العمليات الجوية، وخاصة على النظام الحراري للستراتوسفير الأوزون.ويعمل هذا الغاز كممتص طبيعي للأشعة فوق البنفسجية الشمسية، وامتصاصها اشعاع شمسييؤدي إلى هواء أكثر دفئا. ويختلف متوسط ​​القيم الشهرية لإجمالي محتوى الأوزون في الغلاف الجوي حسب خط عرض المنطقة والموسم في حدود 0.23-0.52 سم (وهذا هو سمك طبقة الأوزون عند الضغط الأرضي ودرجة الحرارة). هناك زيادة في محتوى الأوزون من خط الاستواء إلى القطبين وتغير سنوي، حيث يكون حده الأدنى في الخريف والحد الأقصى في الربيع.

من الخصائص المميزة للغلاف الجوي حقيقة أن محتوى الغازات الرئيسية (النيتروجين والأكسجين والأرجون) يتغير قليلاً مع الارتفاع: على ارتفاع 65 كم في الغلاف الجوي ، يكون محتوى النيتروجين 86٪ والأكسجين - 19 ، الأرجون - 0.91، على ارتفاع 95 كم - النيتروجين 77، الأكسجين - 21.3، الأرجون - 0.82٪. يتم الحفاظ على ثبات تكوين الهواء الجوي عموديًا وأفقيًا من خلال خلطه.

بالإضافة إلى الغازات، يحتوي الهواء بخار الماءو جزيئات صلبة.يمكن أن يكون لهذا الأخير أصل طبيعي وصناعي (بشري المنشأ). هذه هي حبوب لقاح الزهور وبلورات الملح الصغيرة وغبار الطريق وشوائب الهباء الجوي. وعندما تخترق أشعة الشمس النافذة يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

يوجد بشكل خاص عدد كبير من الجسيمات في هواء المدن والمراكز الصناعية الكبيرة، حيث تضاف انبعاثات الغازات الضارة وشوائبها المتكونة أثناء احتراق الوقود إلى الهباء الجوي.

ويحدد تركيز الهباء الجوي في الغلاف الجوي مدى شفافية الهواء، مما يؤثر على الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض. أكبر الهباء الجوي هي نوى التكثيف (من خطوط العرض. التكثيف- الضغط والسماكة) - المساهمة في تحويل بخار الماء إلى قطرات ماء.

يتم تحديد قيمة بخار الماء في المقام الأول من خلال حقيقة أنه يؤخر الإشعاع الحراري طويل الموجة لسطح الأرض؛ يمثل الرابط الرئيسي لدورات الرطوبة الكبيرة والصغيرة؛ يرفع درجة حرارة الهواء عندما تتكثف طبقات الماء.

تختلف كمية بخار الماء في الغلاف الجوي باختلاف الزمان والمكان. وهكذا فإن تركيز بخار الماء بالقرب من سطح الأرض يتراوح من 3% في المناطق الاستوائية إلى 2-10 (15)% في القارة القطبية الجنوبية.

يبلغ متوسط ​​\u200b\u200bمحتوى بخار الماء في العمود الرأسي للغلاف الجوي في خطوط العرض المعتدلة حوالي 1.6-1.7 سم (ستكون طبقة بخار الماء المكثف بهذه السُمك). المعلومات حول بخار الماء في طبقات مختلفة من الغلاف الجوي متناقضة. كان من المفترض، على سبيل المثال، أنه في نطاق الارتفاع من 20 إلى 30 كم، تزداد الرطوبة النوعية بقوة مع الارتفاع. ومع ذلك، تشير القياسات اللاحقة إلى جفاف أكبر في طبقة الستراتوسفير. من الواضح أن الرطوبة النوعية في طبقة الستراتوسفير تعتمد قليلاً على الارتفاع وتبلغ 2-4 ملغم/كغم.

يتم تحديد تباين محتوى بخار الماء في طبقة التروبوسفير من خلال تفاعل التبخر والتكثيف والنقل الأفقي. ونتيجة لتكثيف بخار الماء تتشكل السحب ويتساقط المطر على شكل أمطار وبرد وثلوج.

تستمر عمليات التحولات الطورية للمياه بشكل رئيسي في طبقة التروبوسفير، ولهذا السبب نادرًا ما يتم ملاحظة السحب في طبقة الستراتوسفير (على ارتفاعات 20-30 كم) والميزوسفير (بالقرب من الميزوبوز)، والتي تسمى عرق اللؤلؤ والفضة. بينما تغطي السحب التروبوسفيرية غالبًا حوالي 50% من كامل سطح الأرض.

تعتمد كمية بخار الماء التي يمكن احتواؤها في الهواء على درجة حرارة الهواء.

1 م 3 من الهواء عند درجة حرارة -20 درجة مئوية يمكن أن يحتوي على ما لا يزيد عن 1 غرام من الماء؛ عند 0 درجة مئوية - لا يزيد عن 5 غرام؛ عند +10 درجة مئوية - لا يزيد عن 9 جم؛ عند +30 درجة مئوية - لا يزيد عن 30 جم من الماء.

خاتمة:كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، زاد عدد بخار الماء الذي يمكن أن يحتوي عليه.

يمكن أن يكون الهواء ثريو غير مشبعةبخار. لذلك، إذا كان عند درجة حرارة +30 درجة مئوية، يحتوي 1 م 3 من الهواء على 15 جم من بخار الماء، فإن الهواء غير مشبع ببخار الماء؛ إذا 30 جم - مشبعة.

الرطوبة المطلقة- هذه هي كمية بخار الماء الموجودة في 1 م 3 من الهواء. يتم التعبير عنها بالجرام. على سبيل المثال، إذا قالوا "الرطوبة المطلقة هي 15"، فهذا يعني أن 1 مل يحتوي على 15 جم من بخار الماء.

الرطوبة النسبية- هذه هي النسبة (بالنسبة المئوية) للمحتوى الفعلي لبخار الماء في 1 م 3 من الهواء إلى كمية بخار الماء التي يمكن احتواؤها في 1 م لتر عند درجة حرارة معينة. على سبيل المثال، إذا ذكرت الراديو أثناء بث تقرير الطقس أن الرطوبة النسبية 70%، فهذا يعني أن الهواء يحتوي على 70% من بخار الماء الذي يمكنه الاحتفاظ به عند درجة حرارة معينة.

كلما زادت الرطوبة النسبية للهواء، ر. كلما اقترب الهواء من التشبع، زاد احتمال سقوطه.

يتم ملاحظة رطوبة نسبية عالية دائمًا (تصل إلى 90٪) في المنطقة الاستوائية، حيث توجد درجة حرارة هواء مرتفعة على مدار العام وهناك تبخر كبير من سطح المحيطات. نفس الرطوبة النسبية العالية موجودة في المناطق القطبية، ولكن فقط لأنه في درجات الحرارة المنخفضةفحتى كمية صغيرة من بخار الماء تجعل الهواء مشبعًا أو قريبًا من التشبع. في خطوط العرض المعتدلة، تختلف الرطوبة النسبية موسميا - فهي أعلى في الشتاء وأقل في الصيف.

الرطوبة النسبية للهواء منخفضة بشكل خاص في الصحاري: يحتوي 1 م 1 من الهواء هناك على كمية أقل من بخار الماء بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات عند درجة حرارة معينة.

لقياس الرطوبة النسبيةاستخدم مقياس الرطوبة (من اليونانية hygros - الرطب وMetreco - أقيس).

عند التبريد الهواء المشبعلا يستطيع الاحتفاظ بنفس الكمية من بخار الماء، فيتكاثف (يتكثف)، ويتحول إلى قطرات من الضباب. يمكن ملاحظة الضباب في الصيف في ليلة باردة صافية.

سحاب- هذا هو نفس الضباب، لكنه يتشكل ليس على سطح الأرض، ولكن على ارتفاع معين. ومع صعود الهواء، يبرد، ويتكثف بخار الماء الموجود فيه. تشكل قطرات الماء الصغيرة الناتجة السحب.

تشارك في تكوين السحب الجسيمات الدقيقهمعلقة في طبقة التروبوسفير.

قد يكون الغيوم هيئة مختلفةوالذي يعتمد على شروط تكوينها (الجدول 14).

أدنى وأثقل السحب هي الستراتوس. وتقع على ارتفاع 2 كم من سطح الأرض. وعلى ارتفاع يتراوح بين 2 إلى 8 كم، يمكن ملاحظة المزيد من السحب الركامية الخلابة. الأعلى والأخف هي السحب المعلاقية. وتقع على ارتفاع يتراوح بين 8 إلى 18 كيلومترًا فوق سطح الأرض.

الحماية الجوية

المصدر الرئيسي هي المؤسسات الصناعيةوالسيارات. في المدن الكبرىمشكلة تلوث الغاز في طرق النقل الرئيسية حادة للغاية. ولهذا السبب في كثير مدن أساسيهفي جميع أنحاء العالم، بما في ذلك في بلدنا، أدخلت الرقابة البيئية على سمية غازات عوادم السيارات. يمكن للدخان والغبار الموجود في الهواء، الذي قدمه الخبراء، أن يخفض التدفق إلى النصف طاقة شمسيةإلى سطح الأرض مما سيؤدي إلى تغير في الظروف الطبيعية.

الهواء الجوي عبارة عن خليط غازات مختلفة. ويحتوي على مكونات ثابتة من الغلاف الجوي (الأكسجين، النيتروجين، ثاني أكسيد الكربون)، والغازات الخاملة (الأرجون، الهيليوم، النيون، الكريبتون، الهيدروجين، الزينون، الرادون)، وكميات صغيرة من الأوزون، وأكسيد النيتروز، والميثان، واليود، وبخار الماء، كما وكذلك بكميات متفاوتة الشوائب المختلفة ذات الأصل الطبيعي والتلوث الناتج عن أنشطة الإنتاج البشري.

الأكسجين (O2) هو الجزء الأكثر أهمية في الهواء بالنسبة للإنسان. فمن الضروري لتنفيذ عمليات الأكسدة في الجسم. في الهواء الجوي، يبلغ محتوى الأكسجين 20.95٪، في الهواء الذي يزفره الإنسان - 15.4-16٪. تخفيضه في الهواء الجوي إلى 13-15٪ يؤدي إلى حدوث انتهاك الوظائف الفسيولوجيةوما يصل إلى 7-8٪ - حتى الموت.

النيتروجين (N) - هو الرئيسي جزء لا يتجزأالهواء الجوي. يحتوي الهواء الذي يستنشقه الشخص وزفيره على نفس الكمية تقريبًا من النيتروجين - 78.97-79.2٪. الدور البيولوجييتكون النيتروجين بشكل رئيسي من حقيقة أنه مخفف للأكسجين، لأن الحياة مستحيلة في الأكسجين النقي. مع زيادة محتوى النيتروجين إلى 93٪ يحدث الموت.

ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون)، CO2 - هو منظم فسيولوجي للتنفس. المحتوى في هواء نظيف 0.03٪ يزفرها الإنسان - 3٪.

إن انخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء المستنشق ليس خطيرًا، لأنه. يتم الحفاظ على المستوى الضروري منه في الدم من خلال آليات تنظيمية بسبب إطلاقه أثناء عمليات التمثيل الغذائي.

تؤدي زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء المستنشق إلى 0.2٪ إلى شعور الشخص بالتوعك، وبنسبة 3-4٪ هناك حالة من الإثارة، والصداع، وطنين الأذن، وخفقان القلب، وتباطؤ النبض، وبنسبة 8٪ هناك هو التسمم الشديد وفقدان الوعي ويأتي الموت.

في الآونة الأخيرة، تزايد تركيز ثاني أكسيد الكربون في هواء المدن الصناعية نتيجة لتلوث الهواء الشديد الناتج عن منتجات احتراق الوقود. وتؤدي زيادة ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي إلى ظهور ضباب سام في المدن و"ظاهرة الاحتباس الحراري" المرتبطة بتأخير الإشعاع الحراري للأرض بفعل ثاني أكسيد الكربون.

تشير الزيادة في محتوى ثاني أكسيد الكربون فوق المعيار المحدد إلى تدهور عام في الحالة الصحية للهواء، حيث قد تتراكم مواد سامة أخرى إلى جانب ثاني أكسيد الكربون، وقد يتفاقم نظام التأين، وقد يزداد الغبار والتلوث الميكروبي.

الأوزون (O3). ويلاحظ كميتها الرئيسية على مستوى 20-30 كم من سطح الأرض. تحتوي الطبقات السطحية للغلاف الجوي على كمية ضئيلة من الأوزون - لا تزيد عن 0.000001 ملغم/لتر. يحمي الأوزون الكائنات الحية على الأرض من التأثيرات الضارة للأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة، وفي الوقت نفسه يمتص الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة القادمة من الأرض، ويحميها من التبريد المفرط. يتمتع الأوزون بخصائص مؤكسدة، لذا فإن تركيزه في الهواء الملوث للمدن أقل منه في المناطق الريفية. وفي هذا الصدد، اعتبر الأوزون مؤشرا على نقاء الهواء. ومع ذلك، فقد ثبت مؤخرًا أن الأوزون يتشكل نتيجة التفاعلات الكيميائية الضوئية أثناء تكوين الضباب الدخاني، لذلك فإن اكتشاف الأوزون في الهواء الجوي للمدن الكبيرة يعتبر مؤشرًا على تلوثه.

الغازات الخاملة - ليس لها أهمية صحية وفسيولوجية واضحة.

يعد النشاط الاقتصادي والصناعي البشري مصدرًا لتلوث الهواء بمختلف الشوائب الغازية والجزيئات العالقة. زيادة محتوى المواد الضارة في الغلاف الجوي والهواء الداخلي يؤثر سلبا على جسم الإنسان. وفي هذا الصدد فإن أهم مهمة صحية هي تنظيم محتواها المسموح به في الهواء.

يتم عادةً تقييم الحالة الصحية والصحية للهواء من خلال التركيزات القصوى المسموح بها (MPC) للمواد الضارة في هواء منطقة العمل.

إن MPC للمواد الضارة الموجودة في هواء منطقة العمل هو التركيز الذي، أثناء العمل اليومي لمدة 8 ساعات، ولكن ليس أكثر من 41 ساعة في الأسبوع، خلال تجربة العمل بأكملها، لا يسبب أمراضًا أو انحرافات في الحالة الصحية الأجيال الحالية واللاحقة. تحديد متوسط ​​MPC يوميًا والحد الأقصى لمرة واحدة (عمل يصل إلى 30 دقيقة في هواء منطقة العمل). قد تختلف MPC لنفس المادة حسب مدة تعرضها للإنسان.

في المؤسسات الغذائية، الأسباب الرئيسية لتلوث الهواء بالمواد الضارة هي الانتهاكات العملية التكنولوجيةو حالات الطوارئ(الصرف الصحي والتهوية وغيرها).

تتمثل المخاطر الصحية في الهواء الداخلي في أول أكسيد الكربون والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت والغبار وما إلى ذلك، بالإضافة إلى تلوث الهواء بالكائنات الحية الدقيقة.

أول أكسيد الكربون (CO) هو غاز عديم الرائحة وعديم اللون يدخل الهواء نتيجة الاحتراق غير الكامل للسوائل و الوقود الصلب. ويسبب تسمماً حاداً عند تركيز 220-500 ملغم/م3 في الهواء وتسمماً مزمناً عند الاستنشاق المستمر بتركيز 20-30 ملغم/م3. يبلغ متوسط ​​MPC اليومي لأول أكسيد الكربون في الهواء الجوي 1 مجم / م 3، في هواء منطقة العمل - من 20 إلى 200 مجم / م 3 (حسب مدة العمل).

ثاني أكسيد الكبريت (S02) هو أكثر ملوثات الهواء شيوعًا، حيث يوجد الكبريت في أنواع مختلفةوقود. ولهذا الغاز تأثير سام عام ويسبب أمراض الجهاز التنفسي. يتم اكتشاف التأثير المهيج للغاز عندما يزيد تركيزه في الهواء عن 20 ملجم / م 3. في الهواء الجوي، يبلغ متوسط ​​الحد الأقصى المسموح به يوميًا لتركيز ثاني أكسيد الكبريت 0.05 مجم / م 3، في هواء منطقة العمل - 10 مجم / م 3.

كبريتيد الهيدروجين (H2S) - يدخل عادة إلى الهواء الجوي مع النفايات الناتجة عن المواد الكيميائية ومصافي النفط ومصانع المعادن، ويتشكل أيضًا ويمكن أن يلوث الهواء الداخلي نتيجة الاضمحلال. إهدار طعامومنتجات البروتين. كبريتيد الهيدروجين له تأثير سام عام ويسبب إزعاجًا للإنسان عند تركيز 0.04-0.12 ملجم/م3، وتركيز أكثر من 1000 ملجم/م3 يمكن أن يكون مميتًا. في الهواء الجوي، يبلغ متوسط ​​التركيز اليومي المسموح به لكبريتيد الهيدروجين 0.008 مجم/م3، في هواء منطقة العمل - ما يصل إلى 10 مجم/م3.

الأمونيا (NH3) - تتراكم في الهواء المساحات المغلقةفي حالة تعفن المنتجات البروتينية، أعطال وحدات التبريد مع تبريد الأمونيا، في حالة وقوع حوادث مرافق الصرف الصحيوغيرها سامة للجسم.

الأكرولين هو نتاج تحلل الدهون أثناء المعالجة الحرارية، مما قد يسبب أمراض الحساسية في الظروف الصناعية. لجنة السياسة النقدية في منطقة العمل- 0.2 ملجم/م3.

الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) - وقد لوحظت علاقتها بتطور الأورام الخبيثة. وأكثرها شيوعًا والأكثر نشاطًا هو 3-4 بنز (أ) بيرين، والذي يتم إطلاقه أثناء احتراق الوقود: الفحم الصلب، النفط، البنزين، الغاز. الحد الأقصى لكمية 3-4 بنزو (أ) بيرين يتم إطلاقها أثناء احتراق الفحم، والحد الأدنى - أثناء احتراق الغاز. في مصانع تجهيز الأغذية، يمكن أن يكون الاستخدام طويل الأمد للدهون المحمومة مصدرًا لتلوث الهواء بالـ PAH. يجب ألا يتجاوز متوسط ​​MPC اليومي للهيدروكربونات العطرية الحلقية في الهواء الجوي 0.001 ملجم/م3.

الشوائب الميكانيكية - الغبار وجزيئات التربة والدخان والرماد والسخام. يزداد الغبار مع عدم كفاية المناظر الطبيعية للمنطقة، وطرق الوصول غير المحسنة، وانتهاك جمع وإزالة نفايات الإنتاج، فضلا عن انتهاك نظام التنظيف الصحي (التنظيف الرطب الجاف أو غير المنتظم، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك، يزداد غبار المبنى مع حدوث انتهاكات في جهاز وتشغيل التهوية، وقرارات التخطيط (على سبيل المثال، مع عدم كفاية عزل مخزن الخضروات عن ورش الإنتاج، وما إلى ذلك).

يعتمد تعرض الإنسان للغبار على حجم ذرات الغبار ووجودها جاذبية معينة. أخطرها على الإنسان هي جزيئات الغبار التي يقل قطرها عن 1 ميكرون، لأنها فهي تخترق الرئتين بسهولة ويمكن أن تسببها مرض مزمن(تغبر الرئة). الغبار الذي يحتوي على شوائب سامة مركبات كيميائية‎له تأثير سام على الجسم.

يتم تنظيم MPC للسخام والسخام بشكل صارم بسبب محتوى الهيدروكربونات المسببة للسرطان (PAH): متوسط ​​MPC اليومي للسخام هو 0.05 ملغم / م 3.

في ورش الحلويات ذات السعة العالية، من الممكن أن يكون الهواء مُغبرًا بغبار السكر والدقيق. يمكن أن يسبب غبار الدقيق على شكل رذاذ تهيج الجهاز التنفسي، وكذلك أمراض الحساسية. يجب ألا يتجاوز غبار دقيق MPC في منطقة العمل 6 ملجم / م 3. ضمن هذه الحدود (2-6 ملغم/م3) يتم تنظيم التركيزات القصوى المسموح بها للأنواع الأخرى من غبار الخضروات التي تحتوي على ما لا يزيد عن 0.2% من مركبات السيليكون.

الغلاف الجوي للأرض عبارة عن خليط من العديد من الغازات. الجزء الرئيسي هو النيتروجين - 77 بالمائة، ويضيف الأكسجين القديم الجيد 21 بالمائة أخرى، والـ 2 بالمائة المتبقية تتكون من خليط من الغازات النزرة - الأرجون، وثاني أكسيد الكربون، والهيليوم، والنيون، والكريبتون، والزينون، وأكسيد النيتروز، أول أكسيد الكربونو اخرين. ويحتوي الغلاف الجوي أيضًا على بخار الماء بتركيزات مختلفة. الغاز المفضل لدينا هو الأكسجين، لأننا نعيش بفضل هذا الغاز.

يتم أحيانًا وضع الأطفال المبتسرين الذين تكون رئتيهم متخلفة في النمو في خزانات الأكسجين حيث يتنفس الطفل خليطًا مع محتوى عاليالأكسجين. بدلا من 21 في المائة المعتادة، يصل تركيز الأكسجين في مثل هذه الحاوية إلى 30 إلى 40 في المائة. إذا كان الطفل يعاني من اضطرابات تنفسية حادة، فإنه يتنفس الأكسجين النقي لتجنب تلف خلايا الدماغ.

: إن وجود فائض كبير من الأكسجين في خليط الغاز المستنشق لا يقل خطورة عن نقصه.

خطر الأكسجين الزائد والأكسدة

الأكسجين الزائد لا يقل خطورة عن نقصه. كمية كبيرة من الأكسجين في خليط الغاز وتركيزه العالي في الدم يمكن أن يدمر خلايا أنسجة عيون الطفل ويسبب فقدان البصر. تؤكد هذه الحقيقة على الطبيعة المزدوجة للأكسجين. لكي نعيش، يجب علينا أن نستنشق الأكسجين، ولكن الأكسجين نفسه هو سم للكائنات الحية. عندما يتفاعل الأكسجين الموجود في الهواء مع عناصر أخرى مثل الهيدروجين والكربون، يحدث تفاعل يسمى الأكسدة. الأكسدة تدمر الجزيئات العضوية التي تشكل أساس الحياة. في درجات الحرارة العادية، يتفاعل الأكسجين ببطء مع العناصر الأخرى، والحرارة المنبعثة في هذه الحالة تكون صغيرة جدًا لدرجة أننا لا نشعر بها.

يجب القول أن بنية وتكوين الغلاف الجوي للأرض لم تكن دائمًا قيمًا ثابتة في فترة أو أخرى من تطور كوكبنا. واليوم، يتم تمثيل الهيكل الرأسي لهذا العنصر، الذي يبلغ "سمكه" الإجمالي 1.5-2.0 ألف كيلومتر، بعدة طبقات رئيسية، منها:

1. التروبوسفير.
2. التروبوبوز.
3. الستراتوسفير.
4. الستراتوبوز.
5. الميزوسفير و الميزوبوز.
6. الغلاف الحراري.
7. الغلاف الخارجي.

العناصر الأساسية للغلاف الجوي

التروبوسفير عبارة عن طبقة تُلاحظ فيها حركات رأسية وأفقية قوية، وهنا يتشكل الطقس وهطول الأمطار والظروف المناخية. يمتد لمسافة 7-8 كيلومترات من سطح الكوكب في كل مكان تقريبًا، باستثناء المناطق القطبية (هناك - ما يصل إلى 15 كم). في طبقة التروبوسفير، هناك انخفاض تدريجي في درجة الحرارة، حوالي 6.4 درجة مئوية مع كل كيلومتر من الارتفاع. قد يختلف هذا الرقم باختلاف خطوط العرض والمواسم.

ويتمثل تكوين الغلاف الجوي للأرض في هذا الجزء بالعناصر التالية ونسبها:

النيتروجين - حوالي 78 بالمائة؛

الأكسجين - ما يقرب من 21 في المئة؛

الأرجون - حوالي واحد بالمائة؛

ثاني أكسيد الكربون - أقل من 0.05٪.

تكوين فردي يصل ارتفاعه إلى 90 كيلومترًا

بالإضافة إلى ذلك، يمكن العثور هنا على الغبار وقطرات الماء وبخار الماء ومنتجات الاحتراق وبلورات الجليد وأملاح البحر والعديد من جزيئات الهباء الجوي وما إلى ذلك، ويمكن ملاحظة هذا التكوين للغلاف الجوي للأرض حتى ارتفاعه إلى ما يقرب من تسعين كيلومترًا، وبالتالي فإن الهواء هو نفسه تقريبًا في التركيب الكيميائي، ليس فقط في طبقة التروبوسفير، ولكن أيضًا في الطبقات العليا. ولكن الجو هناك له خصائص فيزيائية مختلفة بشكل أساسي. الطبقة التي لها تركيب كيميائي مشترك تسمى الغلاف الجوي.

ما هي العناصر الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي للأرض؟ كنسبة مئوية (من حيث الحجم، في الهواء الجاف)، الغازات مثل الكريبتون (حوالي 1.14 × 10 -4)، والزينون (8.7 × 10 -7)، والهيدروجين (5.0 × 10 -5)، والميثان (حوالي 1.7 × 10 -7)، 4)، أكسيد النيتروز (5.0 × 10 -5)، وما إلى ذلك. ومن حيث النسبة المئوية لكتلة المكونات المدرجة، فإن أكسيد النيتروز والهيدروجين هما الأكثر، يليهما الهيليوم، والكريبتون، وما إلى ذلك.

الخصائص الفيزيائية لطبقات الغلاف الجوي المختلفة

ترتبط الخصائص الفيزيائية لطبقة التروبوسفير ارتباطًا وثيقًا بارتباطها بسطح الكوكب. من هنا، يتم إرسال الحرارة الشمسية المنعكسة على شكل أشعة تحت الحمراء إلى الأعلى، بما في ذلك عمليات التوصيل الحراري والحمل الحراري. ولهذا السبب تنخفض درجة الحرارة مع البعد عن سطح الأرض. يتم ملاحظة هذه الظاهرة حتى ارتفاع طبقة الستراتوسفير (11-17 كيلومترًا) ، ثم تظل درجة الحرارة دون تغيير عمليًا حتى مستوى 34-35 كيلومترًا ، ثم يحدث مرة أخرى ارتفاع في درجات الحرارة حتى ارتفاعات 50 كيلومترًا ( الحدود العليا للستراتوسفير). بين الستراتوسفير والتروبوسفير توجد طبقة متوسطة رقيقة من التروبوبوز (تصل إلى 1-2 كم)، حيث يتم ملاحظة درجات حرارة ثابتة فوق خط الاستواء - حوالي 70 درجة مئوية تحت الصفر وأدناه. فوق القطبين، ترتفع درجة حرارة طبقة التروبوبوز في الصيف إلى 45 درجة مئوية تحت الصفر، وفي الشتاء تتقلب درجات الحرارة هنا حول -65 درجة مئوية.

يتضمن تكوين الغاز في الغلاف الجوي للأرض عنصرًا مهمًا مثل الأوزون. ويوجد منه القليل نسبيًا بالقرب من السطح (عشرة أس ناقص سدس بالمائة)، حيث يتشكل الغاز تحت تأثير ضوء الشمس من الأكسجين الذري في الأجزاء العليا من الغلاف الجوي. وعلى وجه الخصوص، فإن معظم طبقة الأوزون تقع على ارتفاع حوالي 25 كم، وتقع "شاشة الأوزون" بأكملها في مناطق من 7-8 كم في منطقة القطبين، ومن 18 كم عند خط الاستواء وحتى خمسين كيلومتراً. بشكل عام فوق سطح الكوكب.

الغلاف الجوي يحمي من الإشعاع الشمسي

يلعب تكوين الهواء في الغلاف الجوي للأرض دورا مهما للغاية في الحفاظ على الحياة، منذ الفرد العناصر الكيميائيةوتحد التركيبات بنجاح من وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض والناس والحيوانات والنباتات التي تعيش عليها. على سبيل المثال، تمتص جزيئات بخار الماء بفعالية جميع نطاقات الأشعة تحت الحمراء تقريبًا، باستثناء الأطوال التي تتراوح من 8 إلى 13 ميكرون. من ناحية أخرى، يمتص الأوزون الأشعة فوق البنفسجية حتى طول موجي يصل إلى 3100 ألف. وبدون طبقته الرقيقة (في المتوسط ​​3 ملم إذا وضعت على سطح الكوكب)، فقط الماء على عمق أكثر من 10 أمتار والكهوف تحت الأرض، حيث لا يصل إليها الإشعاع الشمسي، يمكن السكن فيها.

صفر درجة مئوية عند الستراتوبوز

بين المستويين التاليين من الغلاف الجوي، الستراتوسفير والميزوسفير، هناك طبقة رائعة - الستراتوبوز. وهو يتوافق تقريبًا مع ارتفاع الحد الأقصى للأوزون وهنا يتم ملاحظة درجة حرارة مريحة نسبيًا للإنسان - حوالي 0 درجة مئوية. فوق طبقة الستراتوبوز، في طبقة الميزوسفير (يبدأ في مكان ما على ارتفاع 50 كم وينتهي على ارتفاع 80-90 كم)، هناك مرة أخرى انخفاض في درجة الحرارة مع زيادة المسافة من سطح الأرض (ما يصل إلى 70-80 درجة تحت الصفر). ج). في طبقة الميزوسفير، عادةً ما تحترق النيازك تمامًا.

في الغلاف الحراري - بالإضافة إلى 2000 كلفن!

يحدد التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للأرض في الغلاف الحراري (يبدأ بعد فترة الميزوبوز من ارتفاعات حوالي 85-90 إلى 800 كم) إمكانية حدوث ظاهرة مثل التسخين التدريجي لطبقات "الهواء" المخلخل للغاية تحت تأثير الطاقة الشمسية إشعاع. في هذا الجزء من "غطاء الهواء" للكوكب، تحدث درجات حرارة تتراوح من 200 إلى 2000 كلفن، والتي يتم الحصول عليها بسبب تأين الأكسجين (أكثر من 300 كيلومتر هو الأكسجين الذري)، وكذلك إعادة تركيب ذرات الأكسجين في جزيئات ، يرافقه إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. الغلاف الحراري هو المكان الذي تنشأ فيه الشفق.

يوجد فوق الغلاف الحراري الغلاف الخارجي - الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي، والتي يمكن لذرات الهيدروجين الخفيفة والمتحركة بسرعة الهروب إلى الفضاء الخارجي. يتم تمثيل التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للأرض هنا بشكل أكبر من خلال ذرات الأكسجين الفردية في الطبقات السفلية، وذرات الهيليوم في الوسط، وذرات الهيدروجين بشكل حصري تقريبًا في الطبقة العليا. هنا حكم درجات حرارة عالية- حوالي 3000 كلفن ولا يوجد ضغط جوي.

كيف تشكل الغلاف الجوي للأرض؟

ولكن، كما ذكر أعلاه، لم يكن لدى الكوكب دائما مثل هذا التكوين للغلاف الجوي. في المجموع، هناك ثلاثة مفاهيم حول أصل هذا العنصر. تفترض الفرضية الأولى أن الغلاف الجوي قد تم التقاطه أثناء عملية التراكم من سحابة كوكبية أولية. ومع ذلك، تخضع هذه النظرية اليوم لانتقادات كبيرة، حيث لا بد أن مثل هذا الغلاف الجوي الأولي قد تم تدميره بواسطة "الرياح" الشمسية القادمة من نجم في نظامنا الكوكبي. بالإضافة إلى ذلك، من المفترض أن العناصر المتطايرة لا يمكن أن تبقى في منطقة تكوين الكوكب حسب نوعها المجموعة الأرضيةبسبب درجات الحرارة المرتفعة جداً.

يمكن أن يتشكل تكوين الغلاف الجوي الأولي للأرض، كما تقترحه الفرضية الثانية، بسبب القصف النشط للسطح بواسطة الكويكبات والمذنبات التي تصل من المنطقة المجاورة. النظام الشمسيعلى المراحل الأولىتطوير. من الصعب جدًا تأكيد أو دحض هذا المفهوم.

تجربة في IDG RAS

والأكثر منطقية هي الفرضية الثالثة التي تعتقد أن الغلاف الجوي ظهر نتيجة إطلاق الغازات من عباءة القشرة الأرضية منذ حوالي 4 مليارات سنة. تم اختبار هذا المفهوم في معهد الجيولوجيا والكيمياء الجيولوجية التابع لأكاديمية العلوم الروسية في سياق تجربة تسمى "تساريف 2"، عندما تم تسخين عينة من مادة نيزكية في الفراغ. ثم تم تسجيل إطلاق الغازات مثل H 2، CH 4، CO، H 2 O، N 2، وما إلى ذلك، لذلك افترض العلماء بحق أن التركيب الكيميائييشتمل الغلاف الجوي الأولي للأرض على الماء وثاني أكسيد الكربون وبخار فلوريد الهيدروجين (HF) وأول أكسيد الكربون (CO) وكبريتيد الهيدروجين (H 2 S) ومركبات النيتروجين والهيدروجين والميثان (CH 4) وبخار الأمونيا (NH 3) والأرجون و إلخ. شارك بخار الماء من الغلاف الجوي الأولي في تكوين الغلاف المائي، وتبين أن ثاني أكسيد الكربون أكثر ارتباطًا بالمواد العضوية و الصخور، انتقل النيتروجين إلى تركيبة الهواء الحديث، وكذلك مرة أخرى إلى الصخور الرسوبية والمواد العضوية.

لن يسمح تكوين الغلاف الجوي الأساسي للأرض بذلك الناس المعاصرينيكون فيه بدون جهاز تنفسحيث لم يكن هناك أكسجين بالكميات المطلوبة حينها. ظهر هذا العنصر بكميات كبيرة منذ مليار ونصف المليار سنة، كما يُعتقد، فيما يتعلق بتطور عملية التمثيل الضوئي في الطحالب الخضراء المزرقة وغيرها من الطحالب التي تعد أقدم سكان كوكبنا.

الحد الأدنى من الأكسجين

تشير حقيقة أن تكوين الغلاف الجوي للأرض كان في البداية ناقص الأكسجين تقريبًا إلى حقيقة أن الجرافيت (الكربون) المؤكسد بسهولة ولكن غير المؤكسد موجود في أقدم الصخور (الكاترشية). وفي وقت لاحق، ما يسمى النطاقات خامات الحديدوالتي تضمنت طبقات داخلية من أكاسيد الحديد المخصب مما يعني المظهر على الكوكب مصدر قويالأكسجين في شكل جزيئي. لكن هذه العناصر ظهرت بشكل دوري فقط (ربما ظهرت نفس الطحالب أو غيرها من منتجي الأكسجين كجزر صغيرة في صحراء تعاني من نقص الأكسجين)، في حين كان بقية العالم لاهوائيا. ويدعم هذا الأخير حقيقة أنه تم العثور على البيريت القابل للأكسدة بسهولة على شكل حصى تمت معالجتها بالتدفق دون آثار للتفاعلات الكيميائية. نظرًا لأن المياه المتدفقة لا يمكن تهويتها بشكل سيئ، فقد تطورت وجهة النظر القائلة بأن الغلاف الجوي قبل الكامبري يحتوي على أقل من واحد بالمائة من الأكسجين الموجود في تركيبة اليوم.

التغيير الثوري في تكوين الهواء

في منتصف عصر البروتيروزويك تقريبًا (قبل 1.8 مليار سنة)، حدثت "ثورة الأكسجين"، عندما تحول العالم إلى التنفس الهوائي، والذي يتم خلاله من جزيء واحد العناصر الغذائية(الجلوكوز) يمكنك الحصول على 38 وحدة من الطاقة وليس وحدتين (كما هو الحال في التنفس اللاهوائي). بدأ ظهور تركيبة الغلاف الجوي للأرض، من حيث الأكسجين، يتجاوز الواحد بالمائة من الغلاف الجوي الحديث طبقة الأوزونحماية الكائنات الحية من الإشعاع. كان منها "مختبئًا" تحت الأصداف السميكة ، على سبيل المثال ، حيوانات قديمة مثل ثلاثية الفصوص. منذ ذلك الحين وحتى عصرنا هذا، زاد محتوى العنصر "الجهاز التنفسي" الرئيسي تدريجيًا وببطء، مما يوفر تطورًا متنوعًا لأشكال الحياة على الكوكب.

يسمى الهواء الجوي الذي يدخل إلى الرئتين أثناء الاستنشاق استنشاقههواء؛ الهواء المنطلق عبر الجهاز التنفسي أثناء الزفير - الزفير. هواء الزفير هو خليط من الهواء حشوةالحويصلات الهوائية، - الهواء السنخي- مع وجود الهواء في الشعب الهوائية (في تجويف الأنف والحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية). تكوين الهواء المستنشق والزفير والسنخي في الظروف العادية الشخص السليمثابت تمامًا ويتم تحديده بالأرقام التالية (الجدول 3).

قد تختلف هذه الأرقام قليلاً اعتمادًا على ظروف مختلفة(حالة الراحة أو العمل، الخ). ولكن في جميع الظروف، يختلف الهواء السنخي عن الهواء المستنشق بمحتوى أقل بكثير من الأكسجين ومحتوى أعلى من ثاني أكسيد الكربون. يحدث هذا نتيجة لحقيقة أن الأكسجين يدخل الدم من الهواء إلى الحويصلات الرئوية، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى.

تبادل الغازات في الرئتيننظرا لحقيقة أنه في الحويصلات الرئوية والدم الوريديتتدفق إلى الرئتين، ضغط الأكسجين وثاني أكسيد الكربونمختلفة: ضغط الأكسجين في الحويصلات الهوائية أعلى منه في الدم، وضغط ثاني أكسيد الكربون، على العكس من ذلك، في الدم أعلى منه في الحويصلات الهوائية. لذلك، في الرئتين، يتم نقل الأكسجين من الهواء إلى الدم، وينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الهواء. يتم تفسير هذا الانتقال للغازات بقوانين فيزيائية معينة: إذا كان ضغط الغاز في السائل مختلفًا وفي الهواء المحيط به، فإن الغاز ينتقل من السائل إلى الهواء والعكس حتى يتوازن الضغط.

الجدول 3

في خليط الغازات وهو الهواء يتم تحديد ضغط كل غاز بنسبة هذا الغاز ويسمى ضغط جزئي(من كلمة لاتينيةبارس - جزء). على سبيل المثال، يمارس الهواء الجوي ضغطًا يساوي 760 ملم زئبق. نسبة الأكسجين في الهواء 20.94%. وسيكون الضغط الجزئي للأكسجين الجوي 20.94% من الضغط الجوي الإجمالي، أي 760 ملم، ويساوي 159 ملم زئبق. لقد ثبت أن الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي هو 100 - 110 ملم، وفي الدم الوريدي والشعيرات الدموية في الرئتين - 40 ملم. يبلغ الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون 40 ملم في الحويصلات الهوائية و 47 ملم في الدم. إن الاختلاف في الضغط الجزئي بين غازات الدم والهواء يفسر تبادل الغازات في الرئتين. وفي هذه العملية تلعب خلايا جدران الحويصلات الهوائية الرئوية والشعيرات الدموية للرئتين دورا فعالا، ويتم من خلالها مرور الغازات.