A légköri levegő és a szennyező anyagok összetétele

az légköri levegő összetétele vagy a légkört a benne lévő különböző gázok aránya határozza meg, amely állandóan változott a Föld történetében. A bolygó atmoszféra főként H-t tartalmazott₂ és más gázok, mint a CO₂ és H₂O. Mintegy 4 400 millió évvel ezelőtt, a légköri levegő összetételét főként CO-ból dúsították₂.

Az élet megjelenése a Földön metán felhalmozódása történt (CH₄) a légkörben, mivel az első organizmusok metanogének voltak. Később megjelentek a fotoszintetikus szervezetek, amelyek az O légköri levegőjét gazdagítják₂.

A légköri levegő összetétele ma már két nagy rétegre osztható, amelyek kémiai összetételében differenciálódnak; a homoszféra és a heteroszféra.

A homoszféra a tengerszint feletti 80 és 100 km között van, főleg nitrogénből (78%), oxigénből (21%), argonból (kevesebb, mint 1%), szén-dioxidból, ózonból, héliumból, hidrogénből és metánból áll. , többek között nagyon kis arányban jelen lévő elemek között.

A heterosferát alacsony molekulatömegű gázok alkotják, és 100 km-nél nagyobb magasságban helyezkednek el. Az első réteg N₂ molekuláris, a második atom O, a harmadik hélium és az utolsó atom hidrogénnel (H) képződik..

index

• 1 Történelem
  • 1.1 Ókori Görögország
  • 1.2 A légköri levegő összetételének felfedezése
• 2 Jellemzők
  • 2.1 Származás
  • 2.2 Szerkezet
• 3 A primitív légköri levegő összetétele
  • 3.1 A CO2 felhalmozódása
  • 3.2 Az élet eredete, a metán (CH4) felhalmozódása és a CO2 csökkenése
  • 3.3 Nagy oxidatív esemény (O2 felhalmozódása)
  • 3.4 Atmoszférikus nitrogén és annak szerepe az élet eredetében
• 4 Az aktuális légköri levegő összetétele
  • 4.1 Homoszféra
  • 4.2 Heteroszféra
• 5 Referenciák

történelem

A légköri levegő tanulmányozása több ezer évvel ezelőtt kezdődött. Abban a pillanatban, amikor a primitív civilizációk tüzet fedeztek fel, elkezdték a levegő létezésének ötletét.

Ókori Görögország

Ebben az időszakban elkezdték elemezni, hogy milyen levegő van és milyen funkciót lát el. Például Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) úgy vélte, hogy a levegő alapvető fontosságú az élet számára, mivel az élő lényeket ebből az elemből táplálták.

Másrészről az Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) úgy ítélte meg, hogy az életnek négy alapvető eleme van: víz, föld, tűz és levegő..

Arisztotelész (384 a.C.-322 a.C.) szintén úgy vélte, hogy a levegő az élőlények egyik alapvető eleme volt.

A légköri levegő összetételének felfedezése

A svéd kémikus, Carl Scheele 1773-ban felfedezte, hogy a levegő nitrogénből és oxigénből áll (vályog levegő). Később, 1774-ben a brit Joseph Priestley megállapította, hogy a levegő elemeinek keverékéből állt, és hogy ezek közül az egyik elengedhetetlen volt az élethez.

1776-ban Antoine Lavoisier francia nevű oxigént nevezett el a higany-oxid hőbomlásából..

1804-ben Alexander von Humboldt természettudós és a francia vegyész, Gay-Lussac elemezte a bolygó különböző részeiből érkező levegőt. A kutatók megállapították, hogy a légköri levegő állandó összetételű.

Csak a tizenkilencedik század végére és a huszadik század elejére került sor, amikor felfedezték a légköri levegő részét képező egyéb gázokat. Ezek közül 1894-ben argonnal rendelkezünk, majd 1895-ben héliummal és 1898-ban más gázokkal (neon, argon és xenon)..

jellemzői

A légköri levegő atmoszféraként is ismert, és a Föld bolygóját lefedő gázok keveréke.

forrás

Keveset tudunk a Föld légkörének eredetéről. Úgy véljük, hogy a naptól való szétválasztását követően a bolygót egy nagyon forró gáz borítéka veszi körül.

Ezek a gázok esetleg csökkenthetők és a Napból érkeztek, amelyek főként H₂. Más gázok valószínűleg CO₂ és H₂Vagy az intenzív vulkáni tevékenység által kibocsátott.

Javasoljuk, hogy a jelenlévő gázok egy része lehűlt, kondenzálódjon, és az óceánokat okozza. A többi gáz képződött a légkörben, míg mások sziklákban tárolódtak.

struktúra

A légkört különböző koncentrikus rétegek alkotják, amelyeket átmeneti zónák választanak el. Ennek a rétegnek a felső határa nincs egyértelműen meghatározva, és néhány szerző 10 000 km-nél magasabb tengerszint felett helyezi el.

A gravitációs erő vonzereje és a gáz tömörítésének módja befolyásolja annak eloszlását a földfelszínen. Így a teljes tömegének (kb. 99%) legnagyobb része a tengerszint feletti első 40 km-ben található.

A légköri levegő különböző szintjei vagy rétegei különböző kémiai összetételűek és hőmérsékletváltozásokkal rendelkeznek. Függőleges elrendezése szerint a legközelebb a földfelszíntől legközelebbi rétegekről ismertek a következő rétegek: a troposzféra, a sztratoszféra, a mezoszféra, a termoszféra és az exoszféra.

A légköri kémiai összetétel tekintetében két réteg van meghatározva: a homoszféra és a heteroszféra.

homosphere

Az első 80-100 km tengerszint feletti magasságban helyezkedik el, és a levegőben lévő gázok összetétele homogén. Ebben találhatóak a troposzféra, a sztratoszféra és a mezoszféra.

heterosphere

100 km felett van, és azért jellemezhető, mert a levegőben lévő gázok összetétele változó. Ez egybeesik a termoszférával. A gázok összetétele különböző magasságokban változik.

A primitív légköri levegő összetétele

A Föld kialakulása után, mintegy 4,500 millió évvel ezelőtt, a légköri levegőt képző gázok felhalmozódtak. A gázok főként a föld köpenyéből, valamint a planetesimális hatásokból származnak (a bolygókból származó anyag aggregátumai).

A CO felhalmozódása₂

A bolygó nagy vulkáni tevékenysége elkezdte felszabadítani különböző gázokat a légkörbe, mint például az N₂, CO₂ és H₂O. A széndioxid felhalmozódott, mivel a szénsavasodás (CO rögzítési folyamat)₂ légköri karbonátok formájában).

A CO rögzítését befolyásoló tényezők₂ ebben az időben nagyon alacsony intenzitású eső és egy nagyon csökkent kontinentális terület volt.

Az élet eredete, a metán felhalmozódása (CH. \ T₄) és a CO csökkenése₂

Az első élő lények, amelyek megjelentek a bolygón, CO-ot használtak₂ és H₂ lélegezni. Ezek az első szervezetek anaerob és metanogének voltak (nagy mennyiségű metánt termeltek).

A metán atmoszférikus levegőben felhalmozódott, mert bomlása nagyon lassú volt. Fotolízissel bomlik, és az oxigénmentes térben ez az eljárás akár 10 000 évig is eltarthat.

Egyes geológiai nyilvántartások szerint mintegy 3500 millió évvel ezelőtt csökkent a CO₂ a légkörben, ami a CH gazdag levegőjéhez kapcsolódik₄ fokozta az esőket, előnyben részesítve a karbonizációt.

Nagy oxidatív esemény (O felhalmozódása)₂)

Úgy tartják, hogy körülbelül 2400 millió évvel ezelőtt az O mennyisége₂ a bolygón a légköri levegőben jelentős szintet ért el. Ennek az elemnek a felhalmozódása összefügg a fotoszintetikus szervezetek megjelenésével.

A fotoszintézis olyan eljárás, amely lehetővé teszi a szerves molekulák más szervetlen molekulákból való előállítását fény jelenlétében. Előfordulása során O szabadul fel₂ másodlagos termékként.

A cianobaktériumok által termelt magas fotoszintetikus arány (első fotoszintetikus szervezetek) megváltoztatta a légköri levegő összetételét. Nagy mennyiségű O₂ a felszabadult, egyre inkább oxidálóvá vált a légkörbe.

Ezek a magas O szintek₂ befolyásolta a CH felhalmozódását₄, mivel felgyorsította a vegyület fotolízisét. A légköri metán drasztikus csökkentésével a bolygó hőmérséklete csökkent, és jégkorszak következett be..

Az O felhalmozódásának másik fontos hatása₂ a bolygón az ózonréteg képződése volt. Az O₂ A légköri szétválasztja a fény hatását és két atomi oxigén részecskét képez.

Az atom oxigén rekombinálódik az O-val₂ molekuláris és képezi az O-t₃ (Ózon). Az ózonréteg védőréteget képez az ultraibolya sugárzás ellen, ami lehetővé teszi az élet fejlődését a földfelszínen.

A légköri nitrogén és annak szerepe az élet eredetében

A nitrogén az élő szervezetek alapvető összetevője, mivel szükséges a fehérjék és nukleinsavak képződéséhez. Azonban az N₂ A legtöbb organizmus nem használhat közvetlenül a légkört.

A nitrogén rögzítése biotikus vagy abiotikus lehet. Az N kombinációjából áll₂ O-val₂ vagy H₂ ammóniát, nitrátokat vagy nitriteket képeznek.

Az N tartalma₂ légköri levegőben a Föld légkörében többé-kevésbé állandóak maradtak. A CO felhalmozódása alatt₂, N rögzítés₂ A H molekulák fotokémiai disszociációja által alkotott nitrogén-oxid képződése alapvetően abiotikus volt.₂O és CO₂ ami az O forrása volt₂.

Amikor a csökkenés CO-szintet ért el₂ a légkörben a nitrogén-oxid képződésének üteme drasztikusan csökkent. Úgy véljük, hogy ez idő alatt az N-nek az első biotikus rögzítési útvonalai keletkeztek₂.

A jelenlegi légköri levegő összetétele

A légköri levegőt gázok és más, meglehetősen összetett elemek keveréke alkotja. Összetételét elsősorban magasság befolyásolja.

homosphere

Megállapítást nyert, hogy a száraz légköri levegő kémiai összetétele a tenger szintjén meglehetősen állandó. A nitrogén és az oxigén a homoszféra tömegének és térfogatának körülbelül 99% -át teszi ki.

A légköri nitrogén (N₂) 78% -os arányban van, míg az oxigén a levegő 21% -át teszi ki. A légköri levegő következő leggyakoribb eleme az argon (Ar), amely a teljes térfogat kevesebb mint 1% -át foglalja el..

Vannak más fontos elemek is, még akkor is, ha kis arányban vannak. Szén-dioxid (CO₂) 0,035% -ban van jelen, és a vízgőz a régiótól függően 1 és 4% között változhat.

Ózon (O₃) 0,003% -os arányban található, de lényeges akadályt jelent az élő lények védelme szempontjából. Ugyanebben az arányban több nemesgáz, például neon (Ne), kripton (Kr) és xenon (Xe) található..

Továbbá hidrogén jelenléte (H₂), nitrogén-oxidok és metán (CH₄) nagyon kis mennyiségben.

A légköri levegő összetételének egy másik eleme a felhőkben lévő folyékony víz. Hasonlóképpen, olyan szilárd elemeket találunk, mint a spórák, a pollen, a hamu, a sók, a mikroorganizmusok és a kis jégkristályok..

heterosphere

Ezen a szinten a magasság meghatározza a légköri levegőben domináns gáz típusát. Minden gáz könnyű (alacsony molekulatömeg), és négy különböző rétegben van elrendezve.

Nyilvánvaló, hogy a magasság növekedésével a leggazdagabb gázok alacsonyabb atomtömegűek.

100 és 200 km magasság között nagyobb a molekuláris nitrogén (N₂). Ennek a molekulának a tömege 28,013 g / mol.

A heterosfera második rétege az atom O-nak felel meg, 200 és 1000 km között helyezkedik el a tenger szintjén. Az atom O tömege 15,999, ami kevésbé nehéz, mint az N₂.

Később 1000 és 3500 km magas héliumréteget találtunk. A hélium atomtömege 4,00226.

A heteroszféra utolsó rétegét hidrogénatom (H) alkotja. Ez a gáz a legkönnyebb a periódusos táblázatban, atomi tömege 1,007.

referenciák

1. Katz M (2011) Anyagok és nyersanyagok, Levegő. Didaktikai útmutató 2. fejezet Nemzeti Technológiai Oktatási Intézet, Oktatási Minisztérium. Buenos Aires Argentínában. 75 pp
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) A légköri összetétel megváltoztatja a globális és regionális levegőminőséget. Légköri környezet 43: 5268-5350.
3. Pla-García J és C Menor-Salván (2017) A Föld bolygó primitív légkörének kémiai összetétele. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R és Vega A (2015) klimatológia. Harmadik kiadás. Jones és Bartlett Learning. New York, USA. 451 pp.
5. Saha K (2011) A Föld légköre, fizikája és dinamikája. Springer-Verlag. Berlin, Németország.367 pp.