SAMMENSETNING AV ATMOSFÆRISK LUFT OG MILJØGIFTER - MILJØ - 2026

Den sammensetning av den atmosfæriske luft eller atmosfære er definert ved den del av de forskjellige gasser som inneholdes i den, som har vært i kontinuerlig variasjon i løpet av jordens historie. Atmosfæren i formings planet inneholdt hovedsakelig H- ₂ og andre gasser, slik som CO ₂ og H ₂ O. ca 4,4 milliarder år siden, ble sammensetningen av atmosfærisk luft som er anriket med hovedsakelig CO ₂ .

Med fremkomsten av livet på jorden, en akkumulering av metan (CH ₄ ) forekom i atmosfæren, siden de første organismene var metanogener. Senere dukket det opp fotosyntetiske organismer, som beriket den atmosfæriske luften med O ₂ .

Generelt syn på jordas atmosfære. Kilde: Reto Stöckli (landoverflate, grunt vann, skyer) Robert Simmon

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

Homosfæren ligger fra 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 høyde. Det første laget har molekylær N ₂ , det andre atomiske O, det tredje helium, og det siste laget består av atomisk hydrogen (H).

Historie

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

Antikkens Hellas

I løpet av denne perioden begynte de å analysere hva luft er og hva det gjør. For eksempel vurderte Anaxímades fra Milet (588 f.Kr. - 524 f.Kr.) at luft var grunnleggende for livet, siden levende vesener ble matet av dette elementet.

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

Aristoteles (384 f.Kr.-322 f.Kr.) anså også luft for å være et av de essensielle 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 (stolløs luft). Senere, i 1774, bestemte den britiske Joseph Priestley at luft var bygd opp av en blanding av elementer, og at en av disse var essensiell for livet.

I 1776 kalte franskmannen Antoine Lavoisier oksygen til elementet som 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 slo fast at atmosfærisk luft har en konstant sammensetning.

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

kjennetegn

Jordens atmosfære, i bakgrunnen Månen. Kilde: NASA, via Wikimedia Commons

Den atmosfæriske luften er også kjent som atmosfæren, og den er en blanding av gasser som dekker planeten Jorden.

Opprinnelse

Lite er kjent om opprinnelsen til jordas atmosfære. Det anses at planeten ble omringet av solen og ble omringet av en konvolutt med veldig varme gasser.

Disse gassene reduserte muligens og kom fra solen, hovedsakelig sammensatt av H ₂ . Andre gasser var sannsynligvis CO ₂ og H ₂ O emittert ved den intense vulkansk aktivitet.

Det antydes at en del av de tilstedeværende gassene ble avkjølt, kondensert og ga opphav til havene. De andre gassene forble atmosfæren og andre ble lagret i bergarter.

Struktur

Atmosfæren består av forskjellige konsentriske lag som er adskilt 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 distribusjon på jordoverflaten. Dermed ligger den største andelen av den totale massen (omtrent 99%) i de første 40 km over havet.

Lag av atmosfære. Kilde: Dette SVG-bildet ble opprettet av Medium69.Cette image SVG a été créée par Medium69.Krediter dette: William Crochot

Ulike nivåer eller lag med atmosfærisk luft har ulik kjemisk sammensetning og temperaturvariasjoner. I samsvar med dets vertikale arrangement, fra det 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 det definert to lag: homosfæren og heterosfæren.

Homosphere

Det ligger i de første 80-100 km over havet, og sammensetningen av gasser i luften er homogen. I denne er troposfæren, stratosfæren og mesosfæren lokalisert.

Heterosphere

Den er til stede over 100 km og er preget av sammensetningen av gassene som er til stede i luften, er varierende. Matcher termosfæren. Sammensetningen av gasser varierer i forskjellige høyder.

Sammensetning av primitiv atmosfærisk luft

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

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

CO-oppbygging

Den store vulkanske aktiviteten på planeten begynte å frigjøre forskjellige gasser i atmosfæren, for eksempel N ₂ , CO ₂ og H ₂ O. Karbondioksid begynte å akkumulere, siden karbonering (prosessen med å fikse atmosfærisk CO ₂ i form karbonat) var knapp.

Faktorene som påvirket fiksering av CO ₂ på dette tidspunktet var veldig lav intensitet og et veldig lite kontinentalt område.

Livets opprinnelse, akkumulering av metan (CH

De første levende vesener som dukket opp på planeten, brukte CO ₂ og H _{2 for} å utføre respirasjon. Disse tidlige organismene var anaerobe og metanogene (de produserte store mengder metan).

Metan akkumulerte seg i atmosfæren, fordi nedbrytningen var veldig treg. Det brytes ned ved fotolyse og i en nesten oksygenfri atmosfære kan denne prosessen ta opptil 10 000 år.

Ifølge noen geologiske poster, om lag 3,5 milliarder år siden var det en nedgang i CO ₂ i atmosfæren, noe som har vært forbundet med det faktum at luft rik på CH ₄ intensivert det regner, favoriserer kullsyre.

Stor oksidativ hendelse (akkumulering av O

Man regner med at mengden O ₂ på planeten for rundt 2,4 milliarder år siden nådde betydelige nivåer i atmosfæren. Opphopningen av dette elementet er assosiert med utseendet til fotosyntetiske organismer.

Fotosyntese er en prosess som lar syntese av organiske molekyler fra andre uorganiske i nærvær av lys. Under forekomsten frigjøres O ₂ som biprodukt.

Den høye fotosyntetiske hastigheten produsert av cyanobakterier (første fotosyntetiske organismer) endret sammensetningen av den atmosfæriske luften. De store mengder O ₂ som ble frigjort, returnerte til atmosfæren og økte.

Disse høye nivåer av O ₂ påvirket akkumulering av CH ₄ , ettersom den akselererte fotolysen prosess av denne forbindelsen. Da metan i atmosfæren falt dramatisk, falt planetens temperatur og glaciasjonen skjedde.

En annen viktig effekt av opphopningen av O ₂ på planeten var dannelsen av ozonlaget. Atmosfærisk O ₂ dissosierer under innvirkning av lys og danner to oksygenatompartikler.

Atomisk oksygen rekombinerer med molekylær O ₂ og danner O ₃ (ozon). Ozonlaget danner en beskyttende barriere mot ultrafiolett stråling, noe 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. Atmosfærisk N ₂ kan imidlertid ikke brukes direkte av de fleste organismer.

Nitrogenfiksering kan være biotisk eller abiotisk. Den består av kombinasjonen av N ₂ med O ₂ eller H _{2 for} å danne ammoniakk, nitrater eller nitritter.

N _2- innholdet i atmosfærisk luft har holdt seg mer eller mindre konstant i jordens atmosfære. I løpet av CO ₂ opphopning periode , N ₂ fiksering var i utgangspunktet biologiske mekanismer, på grunn av dannelse av nitrogenoksid, som dannes ved den fotokjemiske dissosiasjon av H ₂ O og CO- ₂ -molekyler som var kilden til O ₂ .

Når atmosfærisk CO ₂ minket , nitrogenoksid dannelseshastigheten minsket dramatisk. Det anses at i løpet av denne tiden oppsto de første biotiske rutene for N _2- fiksering .

Nåværende atmosfærisk luftsammensetning

Atmosfærisk luft består av en blanding av gasser og andre ganske kompliserte elementer. Sammensetningen påvirkes hovedsakelig av høyden.

Homosphere

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

Atmosfærisk nitrogen (N ₂ ) 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.

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

Det er andre elementer som har stor betydning, selv når de er i små proporsjoner. Karbondioksid (CO ₂ ) er til stede i en andel på 0,035%, og vanndamp kan variere mellom 1 og 4%, avhengig av området.

Ozon (O ₃ ) finnes i en andel på 0,003%, men det danner en essensiell barriere for beskyttelse av levende vesener. Også i denne samme andelen finner vi forskjellige edle gasser som neon (Ne), krypton (Kr) og xenon (Xe).

I tillegg er nærvær av hydrogen (H ₂ ), nitrøse oksider og metan (CH ₄ ) i meget små mengder.

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

Heterosphere

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.

Man ser at jo mer høye gasser har en lavere atommasse når høyden øker.

Mellom 100 og 200 km høyde er det en større mengde molekylært nitrogen (N ₂ ). Vekten av dette molekylet er 28,013 g / mol.

Det andre laget av heterosfæren består av atomisk O og ligger mellom 200 og 1000 km over havet. Atom O har en masse på 15 999, og er mindre tung enn N ₂ .

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 atomisk hydrogen (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. Didaktisk guide Kapittel 2. Nasjonalt institutt for teknologisk utdanning, Kunnskapsdepartementet. Buenos Aires. Argentina. 75 pp
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosfærisk sammensetning endrer global og regional luftkvalitet. Atmospheric Enviroment 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.