Sammansättning av atmosfärisk luft och föroreningar

4686
Simon Doyle
Sammansättning av atmosfärisk luft och föroreningar

De atmosfärisk luftkomposition eller atmosfär definieras av andelen olika gaser i den, som har varit i konstant variation genom jordens historia. Atmosfären på den bildande planeten innehöll huvudsakligen Htvå och andra gaser som COtvå och HtvåO. För ungefär 4,4 miljarder år sedan berikades sammansättningen av atmosfärisk luft främst med COtvå.

Med uppkomsten av liv på jorden, en ackumulering av metan (CH4) i atmosfären, eftersom de första organismerna var metanogener. Senare uppträdde fotosyntetiska organismer, som berikade den atmosfäriska luften med Otvå.

Allmän bild av jordens atmosfär. Källa: Reto Stöckli (markyta, grunt vatten, moln) Robert Simmon

Atmosfärens sammansättning i dag kan delas in i två stora lager, differentierade i deras kemiska sammansättning; homosfären och heterosfären.

Homosfären ligger 80 till 100 km över havet och består huvudsakligen av kväve (78%), syre (21%), argon (mindre än 1%), koldioxid, ozon, helium, väte och metan, bland andra element finns i mycket små proportioner.

Heterosfären består av gaser med låg molekylvikt och ligger över 100 km i höjd. Det första lagret presenterar Ntvå molekylär, den andra atomen O, den tredje helium och den sista består av atomiskt väte (H).

Artikelindex

  • 1 Historia
    • 1.1 Forntida Grekland
    • 1.2 Upptäckt av sammansättningen av atmosfärisk luft
  • 2 funktioner
    • 2.1 Ursprung
    • 2.2 Struktur
  • 3 Sammansättning av primitiv atmosfärisk luft
    • 3.1 CO2-ackumulering
    • 3.2 Livets ursprung, ackumulering av metan (CH4) och minskning av CO2
    • 3.3 Stor oxidativ händelse (ackumulering av O2)
    • 3.4 Atmosfäriskt kväve och dess roll i livets ursprung
  • 4 Aktuell atmosfärisk luftkomposition
    • 4.1 Homosfär
    • 4.2 Heterosfär
  • 5 Referenser

Berättelse

Studier av atmosfärisk luft började för tusentals år sedan. I det ögonblick som primitiva civilisationer upptäckte eld började de få en uppfattning om luftens existens..

Antikens Grekland

Under denna period började de analysera vad luft är och dess funktion. Anaxímades of Miletus (588 f.Kr.-524 f.Kr.) ansåg till exempel att luft var nödvändig för livet, eftersom levande varelser matades med detta element.

För hans del ansåg Empedocles of Acragas (495 f.Kr.-435 f.Kr.) att det fanns fyra grundläggande element för livet: vatten, jord, eld och luft..

Aristoteles (384 f.Kr. - 322 f.Kr.) ansåg också att luft var en av de viktigaste elementen för levande varelser.

Upptäck sammansättningen av atmosfärisk luft

År 1773 upptäckte den svenska kemisten Carl Scheele att luften bestod av kväve och syre (vulkanisk luft). Senare 1774 bestämde brittiska Joseph Priestley att luften var sammansatt av en blandning av element och att en av dessa var nödvändig för livet.

År 1776 kallade franska Antoine Lavoisier syre till det element som han isolerade från den termiska nedbrytningen av kvicksilveroxid.

1804 analyserade naturforskaren Alexander von Humboldt och den franska kemisten Gay-Lussac luften från olika delar av planeten. Forskarna bestämde att atmosfärisk luft har en konstant sammansättning.

Det var inte förrän i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet att de andra gaserna som ingår i den atmosfäriska luften upptäcktes. Bland dessa har vi argon 1894, sedan helium 1895 och andra gaser (neon, argon och xenon) 1898.

Egenskaper

Jordens atmosfär, i bakgrunden månen. Källa: NASA [Public domain], via Wikimedia Commons

Atmosfärisk luft är också känd som atmosfären och är en blandning av gaser som täcker planeten Jorden..

Källa

Lite är känt om ursprunget till jordens atmosfär. Det anses att jorden efter dess separering från solen omgavs av ett hölje av mycket heta gaser.

Dessa gaser minskade möjligen och kom från solen, bestod huvudsakligen av Htvå. Andra gaser var förmodligen COtvå och HtvåEller avges av intensiv vulkanisk aktivitet.

Det föreslås att en del av de närvarande gaserna kyls, kondenseras och ger upphov till haven. De andra gaserna förblev i atmosfären och andra lagrades i stenar.

Strukturera

Atmosfären består av olika koncentriska skikt separerade av övergångszoner. Den övre gränsen för detta lager är inte klart definierad och vissa författare placerar det över 10 000 km över havet..

Tyngdkraftens attraktion och hur gaser komprimeras påverkar deras fördelning på jordytan. Således ligger den största andelen av dess totala massa (cirka 99%) på de första 40 km över havet..

Atmosfärens lager. Källa: Denna SVG-bild skapades av Medium69.Cette-bild SVG a été créée par Medium69.Kreditera detta: William Crochot [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Olika nivåer eller lager av atmosfärisk luft har olika kemisk sammansättning och temperaturvariationer. Enligt sitt vertikala arrangemang, från närmast till längst bort från jordytan, är följande lager kända: troposfären, stratosfären, mesosfären, termosfären och exosfären.

I förhållande till den kemiska sammansättningen av atmosfärisk luft definieras två skikt: homosfären och heterosfären..

Homosfär

Det ligger i de första 80-100 km över havet och dess sammansättning av gaser i luften är homogen. I detta ligger troposfären, stratosfären och mesosfären.

Heterosfär

Den finns över 100 km och kännetecknas av att gasernas sammansättning i luften är varierande. Det matchar termosfären. Sammansättningen av gaser varierar i olika höjder.

Sammansättning av primitiv atmosfärisk luft

Planetesimal disk. Källa: Public Domain, commons.wikimedia.org

Efter bildandet av jorden, ungefär 4500 miljoner år sedan, började gaser ansamlas som bildade den atmosfäriska luften. Gaserna kom huvudsakligen från jordens mantel, liksom från påverkan på planetesimaler (materialaggregat som härstammar från planeterna).

CO-uppbyggnadtvå

Den stora vulkanaktiviteten på planeten började släppa ut olika gaser i atmosfären, såsom Ntvå, COtvå och HtvåO. Koldioxid började ackumuleras som kolsyrning (processen för fixering av COtvå atmosfärisk i form av karbonater) var knapp.

Faktorer som påverkar CO-fixeringtvå vid denna tid var det mycket låga regn och ett mycket litet kontinentalt område.

Livets ursprung, ackumulering av metan (CH4) och minskning av COtvå

De första levande varelserna som dök upp på planeten använde COtvå och Htvå att andas. Dessa första organismer var anaeroba och metanogena (de producerade en stor mängd metan).

Metan ackumulerades i den atmosfäriska luften, eftersom dess nedbrytning var mycket långsam. Den sönderdelas genom fotolys och i en nästan syrefri atmosfär kan denna process ta upp till 10 000 år.

Enligt vissa geologiska register minskade koldioxidutsläppen för cirka 3,5 miljarder år sedantvå i atmosfären, som har associerats med luft rik på CH4 intensifierade regnen och gynnade karbonatisering.

Stor oxidativ händelse (ackumulering av Otvå)

Det anses att för ungefär 2,4 miljarder år sedan mängden Otvå på planeten nådde den viktiga nivåer i den atmosfäriska luften. Ackumuleringen av detta element är förknippat med utseendet på fotosyntetiska organismer.

Fotosyntes är en process som gör det möjligt att syntetisera organiska molekyler från andra oorganiska i närvaro av ljus. Under dess förekomst släpps Otvå som en sekundär produkt.

Den höga fotosyntetiska hastigheten som produceras av cyanobakterier (första fotosyntetiska organismer) förändrade sammansättningen av den atmosfäriska luften. Stora mängder Otvå som släpptes, återvände till atmosfären som alltmer oxiderade.

Dessa höga nivåer av Otvå påverkat ackumuleringen av CH4, eftersom det påskyndade fotolysprocessen av denna förening. När metan i atmosfären minskade dramatiskt minskade planetens temperatur och glaciering inträffade..

En annan viktig effekt av ackumuleringen av Otvå på planeten var det bildandet av ozonskiktet. Otvå Atmosfärisk dissocieras under effekten av ljus och bildar två atomära syrepartiklar.

Atomsyret återkombineras med Otvå molekylär och bildar O3 (ozon). Ozonskiktet bildar en skyddande barriär mot ultraviolett strålning, vilket möjliggör utveckling av liv på jordens yta.

Atmosfäriskt kväve och dess roll i livets ursprung

Kväve är en väsentlig komponent i levande organismer, eftersom det är nödvändigt för bildandet av proteiner och nukleinsyror. Emellertid Ntvå atmosfärisk kan inte användas direkt av de flesta organismer.

Kvävefixering kan vara biotisk eller abiotisk. Den består av kombinationen Ntvå med Otvå eller Htvå för att bilda ammoniak, nitrater eller nitrit.

Innehållet i Ntvå i atmosfärisk luft har de förblivit mer eller mindre konstanta i jordens atmosfär. Under ackumuleringen av COtvå, fixering av Ntvå det var i grunden abiotiskt, på grund av bildandet av kväveoxid, bildat av den fotokemiska dissociationen av H-molekylertvåO och COtvå som var källan till Otvå.

När minskningen av CO-nivåer inträffadetvå i atmosfären minskade bildningen av kväveoxid dramatiskt. Man anser att de första biotiska vägarna för N-fixering uppstod under denna tid.två.

Aktuell atmosfärisk luftkomposition

Atmosfärisk luft består av en blandning av gaser och andra ganska komplexa element. Dess sammansättning påverkas främst av höjd.

Homosfär

Den kemiska sammansättningen av torr atmosfärsluft vid havsnivå har visat sig vara ganska konstant. Kväve och syre utgör cirka 99% av homosfärens massa och volym..

Atmosfäriskt kväve (Ntvå) är i en andel av 78%, medan syre utgör 21% av luften. Det näst vanligaste elementet i atmosfärisk luft är argon (Ar), som upptar mindre än 1% av den totala volymen.

Komponenter av atmosfärisk luft. Källa: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Modified.

Det finns andra element som är av stor betydelse, även när de är i små proportioner. Koldioxid (COtvå) är närvarande i en andel av 0,035% och vattenångan kan variera mellan 1 och 4%, beroende på region.

Ozon (O3) finns i en andel av 0,003%, men det utgör en väsentlig barriär för skyddet av levande varelser. Även i samma proportion finner vi olika ädelgaser såsom neon (Ne), krypton (Kr) och xenon (Xe).

Dessutom finns det närvaro av väte (Htvådikväveoxider och metan (CH4) i mycket små mängder.

Ett annat element som ingår i atmosfärens luftkomposition är det flytande vattnet i molnen. På samma sätt hittar vi fasta ämnen som sporer, pollen, aska, salter, mikroorganismer och små iskristaller..

Heterosfär

På denna nivå bestämmer höjden den dominerande typen av gas i atmosfärisk luft. Alla gaser är lätta (låg molekylvikt) och är organiserade i fyra olika lager.

Det kan ses att när höjden ökar, har de mer rikliga gaserna en lägre atommassa.

Mellan 100 och 200 km höjd finns det ett större överflöd av molekylärt kväve (Ntvå). Vikten av denna molekyl är 28,013 g / mol.

Det andra skiktet av heterosfären består av atom O och ligger mellan 200 och 1000 km över havet. Atomic O har en massa av 15,999, är mindre tung än Ntvå.

Senare hittar vi ett heliumskikt mellan 1000 och 3500 km högt. Helium har en atommassa på 4,00226.

Det sista lagret av heterosfären består av atomväte (H). Denna gas är den lättaste i det periodiska systemet, med en atommassa på 1,007.

Referenser

  1. Katz M (2011) Material och råvaror, Luft. Lärarhandbok Kapitel 2. Nationella institutet för teknisk utbildning, utbildningsministeriet. Buenos Aires. Argentina. 75 s
  2. Munkar PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosfärisk sammansättning förändras - global och regional luftkvalitet. Atmosfärisk miljö 43: 5268-5350.
  3. Pla-García J och C Menor-Salván (2017) Den kemiska sammansättningen av den primitiva atmosfären på planeten Jorden. Chem 113: 16-26.
  4. Rohli R och Vega A (2015) Klimatologi. Tredje upplagan. Jones och Bartlett Learning. New York, USA. 451 sid.
  5. Saha K (2011) Jordens atmosfär, dess fysik och dynamik. Springer-Verlag. Berlin, Tyskland 367 s.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.