1.5 Химия воздуха

Та часть атмосферы, которая прилегает к Земле и которой соответственно дышит все живое, называется тропосферой. Тропосфера имеет высоту от девяти до одиннадцати километров и представляет собой механическую смесь разнообразных газов.

Состав воздуха не обладает постоянством. Однако принято считать стандартным следующий состав воздуха в процентах: - азот – 78,9 процента; - кислород – 20,95 процента; - двуокись углерода – 0,3 процента. Кроме того, в атмосфере присутствуют другие газы (гелий, аргон, неон, ксенон, криптон, водород, радон, озон), а также закись азота и водяные пары. Сумма их составляет чуть меньше одного процента. Также стоит указать на наличие в воздухе некоторых постоянных примесей природного происхождения, в частности, некоторых газообразных продуктов, которые образуются в результате как биологических, так и химических процессов. Специального упоминания среди них заслуживает аммиак (состав воздуха вдали от населенных мест включает в себя порядка трех-пяти тысячных миллиграмма на кубический метр), метан (его уровень равен в среднем двум десятитысячным миллиграмма на кубический метр), окислы азота (в атмосфере их концентрация достигает приблизительно пятнадцать десятитысячных миллиграмма на метр кубический), сероводорода и других газообразных продуктов.

Кислород (О₂) по биологической роли - самая важная составная часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и находится в крови, в основном, в связанном состоянии - в виде оксигемоглобина, который переносится эритроцитами к клеткам организма. В покое потребность человека в кислороде составляет 12-17 л/час. При физической работе потребление кислорода увеличивается в несколько раз.

 Кислород расходуется на:

- дыхание людей, животных и растений;

- окисление органических веществ;

- сгорание топлива и др.

Восстановление содержания кислорода в атмосфере происходит за счет выделения его частями растений, содержащими хлорофилл.

Растения поглощают углекислый газ, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившейся кислород выделяют в атмосферу.

Кислород один из важнейших компонентов чистого воздуха. Уровень кислорода у поверхности Земли прибли­зительно одинаков: 20,7-20,9%. Живой организм очень чувствителен к недостатку кислорода. Однако кислород в чистом виде обладает токсическим дейст­вием. Так, в экспериментах на животных показано, что при дыхании чистым кислородом у животных через 1­-2 часа обнаруживаются ателектазы в легких (спадение всего легкого или его части), через 3-6 ча­сов - нарушение проницаемости капилляров в легких, через 24 часа - явления отека легких.

Углекислый газ (диоксид углерода, СО₂) в природе находится в свободном и связанном состоянии. Благодаря процессам образования и ассимиляции содержание углекислого газа в атмосферном воздухе относительно постоянно и составляет0,03%-0,04%. В природе непрерывно происходят процессы выделения и поглощения углекислого газа.

Поступает углекислый газв атмосферу в резуль­тате:

- жизнедеятельности живых организмов,

- процессов го­рения,

- гниения и брожения

- и за счет сгорания топлива на промышленных предприятиях.

 Поглощение углекислого газа осуществляется:

- растениями в процессе фотосинтеза;

- водные поверхности регулируют содержание СО₂ (океан);

- из воздуха угле­кислый газ вымывается осадками;

- распределение СО₂ при таянии ледников.

Углекислый газ является физиологическим возбудителем дыхательного центра. При вдыхании больших концентраций углекислого газа нарушается окислительно-восстановительные процессы. Чем больше углекислого газа во вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм. Повышение концентрации СО₂ не безраз­лично для организма. Диоксид углерода может способствовать отравлению: если содержание его в атмосферном воздухе достигает 1%. Нарушается кислотно-щелочной баланс, что приводит к ацидозу - сдвиг рН крови в кислую сторону. При концентрации диоксида углерода 1,5 – 3-4% возникают симптомы интоксикации:

- одышка, возбужденное состояние

- головная боль, шум в ушах

- головокружение, рвота.

Если диоксид углерода в воздухе содержится в концентрации 6% то наступает критический уровень для жизнедеятельности. При повышении концентрации углекислого газа в воздухе до 8 % возникает тяжелое отравление, потеря сознания. Повышенное содержание углекислого газа в воздухе от 8% - 12 % приводит к параличу сосудов мозгового центра и смерти. Накопление угликислого газа в воздухе закрытых помещений, в том числе животноводческих, указывает на санитарное неблагополучие помещения.

 Азот (N₂) является разбавителем кислорода, так как дыхание чистым кислородом приводит к необратимым последстви­ям. При концентрациях азота, превышающих допустимые 90-93%, наступает смерть. При повышении содержания азота в воздухе снижается парциальное давление кислорода, что может ока­зывать наркотическое действие, и развитие кессоной болезни.

К инертным газам, содержащимся в ат­мосферном воздухе, относятся аргон, неон, гелий, ксенон в химическом отношении они инертны, а их опасное воздействие на организм связано с их радиоактивностью. В природных условиях они определяют естественную радиоактивность атмосферы.