Sammensetning av atmosfærisk luft og forurensende stoffer

De atmosfærisk luftsammensetning eller atmosfære er definert av andelen av de forskjellige gassene i den, som har vært i konstant variasjon gjennom jordens historie. Atmosfæren til den dannende planeten inneholdt hovedsakelig H_to og andre gasser som CO_to og H_toO. For omtrent 4,4 milliarder år siden ble sammensetningen av atmosfærisk luft hovedsakelig beriket med CO_to.

Med fremveksten av liv på jorden, en opphopning av metan (CH₄) i atmosfæren, siden de første organismer var metanogener. Senere dukket det opp fotosyntetiske organismer, som beriket den atmosfæriske luften med O_to.

Sammensetningen av atmosfærisk luft i dag kan deles i to store lag, differensiert i deres kjemiske sammensetning; homosfæren og heterosfæren.

Homosfæren ligger 80 til 100 km over havet og består hovedsakelig av nitrogen (78%), oksygen (21%), argon (mindre enn 1%), karbondioksid, ozon, helium, hydrogen og metan, blant andre elementer til stede i veldig små proporsjoner.

Heterosfæren består av gasser med lav molekylvekt og ligger over 100 km i høyden. Det første laget presenterer N_to molekylær, det andre atom O, det tredje helium og det siste består av atomhydrogen (H).

Artikkelindeks

• 1 Historie
  • 1.1 Det antikke Hellas
  • 1.2 Oppdagelse av sammensetningen av atmosfærisk luft
• 2 funksjoner
  • 2.1 Opprinnelse
  • 2.2 Struktur
• 3 Sammensetning av primitiv atmosfærisk luft
  • 3.1 CO2-akkumulering
  • 3.2 Livets opprinnelse, opphopning av metan (CH4) og reduksjon i CO2
  • 3.3 Stor oksidativ hendelse (akkumulering av O2)
  • 3.4 Atmosfærisk nitrogen og dets rolle i livets opprinnelse
• 4 Nåværende atmosfærisk luftsammensetning
  • 4.1 Homosfæren
  • 4.2 Heterosfæren
• 5 Referanser

Historie

Studier av atmosfærisk luft begynte for tusenvis av år siden. I det øyeblikket primitive sivilisasjoner oppdaget ild, begynte de å få en forestilling om eksistensen av luft..

Antikkens Hellas

I løpet av denne perioden begynte de å analysere hva luft er og dens funksjon. Anaxímades of Miletus (588 f.Kr.-524 f.Kr.) mente for eksempel at luft var viktig for livet, siden levende vesener matet på dette elementet.

Empedocles of Acragas (495 f.Kr.-435 f.Kr.) mente på sin side at det var fire grunnleggende elementer for livet: vann, jord, ild og luft..

Aristoteles (384 f.Kr.-322 f.Kr.) mente også at luft var et av de viktigste elementene for levende vesener.

Oppdagelse av sammensetningen av atmosfærisk luft

I 1773 oppdaget den svenske kjemikeren Carl Scheele at luft var sammensatt av nitrogen og oksygen (magmatisk luft). Senere, i 1774, bestemte britiske Joseph Priestley at luften var sammensatt av en blanding av elementer og at en av disse var viktig for livet.

I 1776 kalte franske Antoine Lavoisier oksygen til elementet han isolerte fra den termiske nedbrytningen av kvikksølvoksid.

I 1804 analyserte naturforskeren Alexander von Humboldt og den franske kjemikeren Gay-Lussac luften som kom fra forskjellige deler av planeten. Forskerne bestemte at atmosfærisk luft har en konstant sammensetning.

Først på slutten av 1800-tallet og begynnelsen av 1900-tallet ble de andre gassene som er en del av den atmosfæriske luften oppdaget. Blant disse har vi argon i 1894, deretter helium i 1895, og andre gasser (neon, argon og xenon) i 1898.

Kjennetegn

Atmosfærisk luft er også kjent som atmosfæren og er en blanding av gasser som dekker planeten Jorden..

Kilde

Lite er kjent om opprinnelsen til jordens atmosfære. Det anses at etter at den ble skilt fra solen, var planeten omgitt av en konvolutt av veldig varme gasser.

Disse gassene reduserte muligens og kom fra solen, hovedsakelig sammensatt av H_to. Andre gasser var sannsynligvis CO_to og H_toEller slippes ut av intens vulkansk aktivitet.

Det antydes at en del av de tilstedeværende gassene avkjøles, kondenseres og gir hav. De andre gassene forble i atmosfæren og andre ble lagret i bergarter.

Struktur

Atmosfæren består av forskjellige konsentriske lag skilt av overgangssoner. Den øvre grensen for dette laget er ikke klart definert, og noen forfattere plasserer det over 10 000 km over havet..

Tiltrekningen av tyngdekraften og måten gassene komprimeres på, påvirker deres fordeling på jordoverflaten. Dermed ligger den største andelen av dens totale masse (ca. 99%) de første 40 km over havet..

Ulike nivåer eller lag av atmosfærisk luft har forskjellig kjemisk sammensetning og temperaturvariasjoner. I henhold til det vertikale arrangementet, fra nærmeste til lengst fra jordoverflaten, er følgende lag kjent: troposfæren, stratosfæren, mesosfæren, termosfæren og eksosfæren.

I forhold til den kjemiske sammensetningen av atmosfærisk luft er to lag definert: homosfæren og heterosfæren..

Homosfæren

Den ligger i de første 80-100 km over havet, og dens sammensetning av gasser i luften er homogen. I dette ligger troposfæren, stratosfæren og mesosfæren.

Heterosfæren

Den er til stede over 100 km og er karakterisert fordi sammensetningen av gassene som er tilstede i luften er variabel. Det samsvarer med termosfæren. Sammensetningen av gasser varierer i forskjellige høyder.

Sammensetning av primitiv atmosfærisk luft

Etter dannelsen av jorden for omtrent 4500 millioner år siden begynte det å akkumulere gasser som dannet den atmosfæriske luften. Gassene kom hovedsakelig fra jordens mantel, så vel som fra påvirkningen med planetesimaler (aggregater av materie som stammer fra planetene).

CO-oppbygging_to

Den store vulkanske aktiviteten på planeten begynte å frigjøre forskjellige gasser i atmosfæren, slik som N_to, CO_to og H_toO. Karbondioksid begynte å akkumulere som karbonatisering (prosessen med å fikse CO_to atmosfæriske i form av karbonater) var knappe.

Faktorer som påvirker CO-fiksering_to på denne tiden var det veldig lave intensitetsregn og et veldig lite kontinentalt område.

Livets opprinnelse, opphopning av metan (CH₄) og reduksjon i CO_to

De første levende vesener som dukket opp på planeten brukte CO_to og H_to å utføre pust. Disse første organismer var anaerobe og metanogene (de produserte en stor mengde metan).

Metan akkumulerte seg i den atmosfæriske luften fordi nedbrytningen var veldig langsom. Den spaltes ved fotolyse og i en nesten oksygenfri atmosfære kan denne prosessen ta opptil 10 000 år.

I følge noen geologiske poster var det en nedgang i CO for rundt 3,5 milliarder år siden_to i atmosfæren, som har blitt assosiert med luft rik på CH₄ intensiverte regnet og favoriserte karbonatisering.

Stor oksidativ hendelse (akkumulering av O_to)

Det regnes som at for omtrent 2,4 milliarder år siden var mengden O_to på planeten nådde den viktige nivåer i den atmosfæriske luften. Akkumuleringen av dette elementet er forbundet med utseendet til fotosyntetiske organismer.

Fotosyntese er en prosess som gjør det mulig å syntetisere organiske molekyler fra andre uorganiske i nærvær av lys. Under forekomsten frigjøres O_to som et sekundært produkt.

Den høye fotosyntetiske hastigheten produsert av cyanobakterier (første fotosyntetiske organismer) endret sammensetningen av den atmosfæriske luften. Store mengder O_to som ble frigitt, returnerte til atmosfæren som stadig oksiderte.

Disse høye nivåene av O_to påvirket akkumuleringen av CH₄, siden det akselererte fotolyseprosessen til denne forbindelsen. Da metan i atmosfæren reduserte seg dramatisk, sank planetens temperatur og isdannelse skjedde..

En annen viktig effekt av akkumuleringen av O_to på planeten var det dannelsen av ozonlaget. O_to Atmosfærisk dissosieres under effekten av lys og danner to atomiske oksygenpartikler.

Atomisk oksygen rekombineres med O_to molekylær og danner O₃ (ozon). Ozonlaget danner en beskyttende barriere mot ultrafiolett stråling, som tillater utvikling av liv på jordoverflaten.

Atmosfærisk nitrogen og dets rolle i livets opprinnelse

Nitrogen er en viktig komponent i levende organismer, da det er nødvendig for dannelse av proteiner og nukleinsyrer. Imidlertid N_to atmosfærisk kan ikke brukes direkte av de fleste organismer.

Nitrogenfiksering kan være biotisk eller abiotisk. Den består av kombinasjonen av N_to med O_to eller H_to for å danne ammoniakk, nitrater eller nitritter.

Innholdet i N_to i atmosfærisk luft har de holdt seg mer eller mindre konstante i jordens atmosfære. Under akkumuleringen av CO_to, fiksering av N_to det var i utgangspunktet abiotisk på grunn av dannelsen av nitrogenoksid, dannet av fotokjemisk dissosiasjon av H-molekyler_toO og CO_to som var kilden til O_to.

Når reduksjonen i CO-nivå skjedde_to i atmosfæren, reduserte hastighetene for dannelse av nitrogenoksid dramatisk. Det anses at i løpet av denne tiden oppsto de første biotiske rutene for N-fiksering._to.

Nåværende atmosfærisk luftsammensetning

Atmosfærisk luft består av en blanding av gasser og andre ganske komplekse elementer. Sammensetningen påvirkes hovedsakelig av høyde.

Homosfæren

Den kjemiske sammensetningen av tørr atmosfærisk luft ved havnivå har vist seg å være ganske konstant. Nitrogen og oksygen utgjør omtrent 99% av massen og volumet av homosfæren..

Atmosfærisk nitrogen (N_to) er i en andel på 78%, mens oksygen utgjør 21% av luften. Det neste mest utbredte elementet i atmosfærisk luft er argon (Ar), som opptar mindre enn 1% av det totale volumet.

Det er andre elementer som er av stor betydning, selv når de er i små proporsjoner. Karbondioksid (CO_to) er tilstede i en andel på 0,035%, og vanndampen kan variere mellom 1 og 4%, avhengig av regionen.

Ozon (O₃) finnes i en andel på 0,003%, men det utgjør en viktig barriere for beskyttelse av levende vesener. Også i den samme andelen finner vi forskjellige edelgasser som neon (Ne), krypton (Kr) og xenon (Xe).

I tillegg er det tilstedeværelse av hydrogen (H_to), lystgass og metan (CH₄) i veldig små mengder.

Et annet element som er en del av sammensetningen av atmosfærisk luft er det flytende vannet i skyene. På samme måte finner vi faste elementer som sporer, pollen, aske, salter, mikroorganismer og små iskrystaller..

Heterosfæren

På dette nivået bestemmer høyden den dominerende typen gass i atmosfærisk luft. Alle gasser er lette (lav molekylvekt) og er organisert i fire forskjellige lag.

Det kan sees at når høyden øker, har de rikeligere gassene en lavere atommasse.

Mellom 100 og 200 km høyde er det en større overflod av molekylært nitrogen (N_to). Vekten av dette molekylet er 28,013 g / mol.

Det andre laget av heterosfæren består av atom O og ligger mellom 200 og 1000 km over havet. Atomic O har en masse på 15,999, og er mindre tung enn N_to.

Senere finner vi et heliumlag mellom 1000 og 3500 km høyt. Helium har en atommasse på 4,00226.

Det siste laget av heterosfæren består av atomhydrogen (H). Denne gassen er den letteste i det periodiske systemet, med en atommasse på 1,007.

Referanser

1. Katz M (2011) Materialer og råvarer, Air. Lærerveiledning kapittel 2. Nasjonalt institutt for teknologisk utdanning, Kunnskapsdepartementet. Buenos Aires. Argentina. 75 s
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosfærisk sammensetning endrer global og regional luftkvalitet. Atmosfærisk miljø 43: 5268-5350.
3. Pla-García J og C Menor-Salván (2017) Den kjemiske sammensetningen av den primitive atmosfæren til planeten Jorden. Chem 113: 16-26.
4. Rohli R og Vega A (2015) Klimatologi. Tredje utgave. Jones og Bartlett Learning. New York, USA. 451 s.
5. Saha K (2011) Jordens atmosfære, dens fysikk og dynamikk. Springer-Verlag. Berlin, Tyskland 367 s.