Komposisi udara atmosfera dan bahan pencemar



The komposisi udara atmosfera atau atmosfera ditakrifkan oleh perkadaran dari gas yang berbeza yang terkandung di dalamnya, yang telah berubah dalam sejarah sepanjang Bumi. Atmosfera planet dalam pembentukan terkandung terutamanya H2 dan gas lain seperti CO2 dan H2O. Sekitar 4,400 juta tahun yang lalu, komposisi udara atmosfera diperkaya terutama oleh CO2.

Dengan kemunculan kehidupan di Bumi, pengumpulan metana berlaku (CH4) di atmosfer, kerana organisma pertama adalah methanogens. Kemudian, organisma fotosintesis muncul, yang memperkaya udara atmosfera O2.

Komposisi udara atmosfera hari ini boleh dibahagikan kepada dua lapisan besar, dibezakan dalam komposisi kimia mereka; homosfera dan heterosfera.

Homosfera terletak dari 80 hingga 100 km di atas paras laut dan sebahagian besarnya terdiri daripada nitrogen (78%), oksigen (21%), argon (kurang daripada 1%), karbon dioksida, ozon, helium, hidrogen dan metana. , antara unsur-unsur lain yang ada dalam bahagian yang sangat kecil.

Heterosfera dibentuk oleh gas berat molekul yang rendah dan terletak di atas ketinggian 100 km. Lapisan pertama membentangkan N2 molekul, atom kedua O, helium ketiga dan yang terakhir dibentuk oleh hidrogen atom (H).

Indeks

  • 1 Sejarah
    • 1.1 Yunani kuno
    • 1.2 Penemuan komposisi udara atmosfera
  • 2 Ciri-ciri
    • 2.1 Asal
    • 2.2 Struktur
  • 3 Komposisi udara atmosfer primitif
    • 3.1 Pengumpulan CO2
    • 3.2 Asal kehidupan, pengumpulan metana (CH4) dan pengurangan CO2
    • 3.3 Kejadian oksidatif yang hebat (pengumpulan O2)
    • 3.4 Nitrogen atmosfera dan peranannya dalam kehidupan
  • 4 Komposisi udara atmosfera semasa
    • 4.1 Homosfera
    • 4.2 Heterosfera
  • 5 Rujukan

Sejarah

Kajian mengenai udara atmosfera bermula ribuan tahun dahulu. Pada masa ini apabila tamadun-tamadun primitif menemui api, mereka mula mempunyai idea kewujudan udara.

Greece kuno

Dalam tempoh ini, mereka mula menganalisis udara dan apa yang berfungsi. Sebagai contoh, Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) menganggap bahawa udara adalah asas untuk kehidupan, kerana makhluk hidup diberi elemen ini.

Sebaliknya, Empedocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) menganggap bahawa terdapat empat unsur asas untuk kehidupan: air, bumi, api dan udara..

Aristotle (384 a.C.-322 a.C.) juga menganggap bahawa udara adalah salah satu elemen penting untuk makhluk hidup.

Penemuan komposisi udara atmosfera

Pada tahun 1773 ahli kimia Sweden, Carl Scheele mendapati bahawa udara terdiri daripada nitrogen dan oksigen (udara ignetic). Kemudian, pada tahun 1774, British Joseph Priestley menentukan bahawa udara terdiri daripada gabungan unsur-unsur dan salah satu daripada ini adalah penting untuk kehidupan.

Pada tahun 1776, orang Perancis, Antoine Lavoisier, memanggil oksigen elemen yang diasingkannya daripada penguraian terma merkuri oksida.

Pada tahun 1804, naturalis Alexander von Humboldt dan ahli kimia Perancis Gay-Lussac menganalisis udara yang datang dari pelbagai bahagian planet ini. Para penyelidik menentukan bahawa udara atmosfera mempunyai komposisi yang berterusan.

Ia tidak sampai akhir abad kesembilan belas dan awal abad ke-20, apabila gas-gas lain yang menjadi sebahagian daripada udara atmosfera ditemui. Antaranya kita mempunyai argon pada tahun 1894, kemudian helium pada tahun 1895, dan gas lain (neon, argon dan xenon) pada tahun 1898.

Ciri-ciri

Udara atmosfera juga dikenali sebagai atmosfera dan merupakan campuran gas yang merangkumi Bumi.

Asal

Sedikit diketahui tentang asal-usul atmosfera Bumi. Dipertimbangkan bahawa selepas perpisahannya dari matahari, planet ini dikelilingi oleh sampul surat yang sangat panas.

Gas-gas ini mungkin reda dan berasal dari Matahari, yang terdiri terutamanya daripada H2. Gas lain mungkin CO2 dan H2Atau dipancarkan oleh aktiviti gunung berapi yang sengit.

Adalah dicadangkan bahawa sebahagian daripada gas hadir menyejukkan, pekat dan menimbulkan lautan. Gas-gas lain masih membentuk atmosfera dan yang lain disimpan dalam batuan.

Struktur

Atmosfer dibentuk oleh lapisan-lapisan sepusat yang berbeza dipisahkan oleh zon peralihan. Had atas lapisan ini tidak jelas dan beberapa penulis meletakkannya melebihi 10,000 km di atas paras laut.

Daya tarikan gaya graviti dan cara gas yang dimampatkan mempengaruhi pengedarannya di permukaan bumi. Oleh itu, bahagian terbesar jisimnya (kira-kira 99%) terletak di 40 km pertama di atas paras laut.

Tahap atau lapisan udara atmosfer yang berlainan mempunyai komposisi kimia dan variasi suhu yang berlainan. Menurut susunan menegaknya, dari yang paling dekat dengan yang paling jauh dari permukaan bumi, lapisan berikut diketahui: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera dan eksosfera.

Berhubung dengan komposisi kimia udara atmosfera, dua lapisan ditakrifkan: homosfera dan heterosfera.

Homosfera

Ia terletak di 80-100 km di atas paras laut, dan komposisi gas di udara adalah homogen. Di dalamnya terdapat troposfera, stratosfera dan mesosfera.

Heterosfera

Ia berada di atas 100 km dan dicirikan kerana komposisi gas yang ada di udara adalah berubah-ubah. Ia bertepatan dengan termosfera. Komposisi gas berbeza pada ketinggian yang berbeza.

Komposisi udara atmosfera primitif

Selepas pembentukan Bumi, kira-kira 4.500 juta tahun yang lalu, gas yang membentuk udara atmosfera mula berkumpul. Gas-gas tersebut datang terutamanya dari mantel bumi, serta dari kesan dengan planetesimals (agregat bahan yang berasal dari planet).

Pengumpulan CO2

Aktiviti gunung berapi hebat di planet ini mula melepaskan pelbagai gas ke atmosfera, seperti N2, CO2 dan H2O. Karbon dioksida mula berkumpul, kerana karbonasi (proses penetapan CO)2 atmosfera dalam bentuk karbonat) adalah jarang.

Faktor-faktor yang mempengaruhi penetapan CO2 pada masa ini mereka adalah hujan yang sangat rendah dan kawasan benua yang sangat berkurang.

Asal kehidupan, pengumpulan metana (CH4) dan pengurangan CO2

Makhluk hidup pertama yang muncul di planet ini menggunakan CO2 dan H2 untuk melakukan pernafasan. Ini organisma pertama adalah anaerobik dan metanogenik (mereka menghasilkan sejumlah besar metana).

Metana terkumpul di udara atmosfera, kerana penguraiannya sangat perlahan. Ia terurai oleh fotolisis dan dalam suasana yang hampir bebas daripada oksigen, proses ini boleh mengambil masa sehingga 10,000 tahun.

Menurut beberapa rekod geologi, kira-kira 3,500 juta tahun yang lalu terdapat pengurangan CO2 di atmosfera, yang telah dikaitkan dengan udara kaya CH itu4 meningkatkan hujan, memihak kepada pengkarbonan.

Kejadian oksidatif yang hebat (pengumpulan O2)

Ia dianggap bahawa kira-kira 2400 juta tahun yang lalu jumlah O2 di planet ini mencapai tahap penting dalam udara atmosfera. Pengumpulan elemen ini dikaitkan dengan kemunculan organisme fotosintesis.

Fotosintesis adalah proses yang membolehkan molekul organik disintesis dari molekul anorganik lain dengan kehadiran cahaya. Semasa kejadiannya, O dilepaskan2 sebagai produk sekunder.

Kadar fotosintesis tinggi yang dihasilkan oleh cyanobacteria (organisme fotosintesis pertama) mengubah komposisi udara atmosfera. Sejumlah besar O2 yang dibebaskan, kembali ke atmosfera yang semakin mengoksida.

Ini tahap tinggi O2 mempengaruhi pengumpulan CH4, kerana ia mempercepatkan proses fotolisis sebatian ini. Dengan secara drastik mengurangkan metana di atmosfer, suhu planet menurun dan usia ais berlaku..

Satu lagi kesan penting pengumpulan O2 di planet ini, ia adalah pembentukan lapisan ozon. The O2 atmosfera berpecah oleh kesan cahaya dan membentuk dua zarah oksigen atom.

Oksigen atom dikombinasikan dengan O2 molekul dan membentuk O3 (ozon). Lapisan ozon membentuk halangan pelindung terhadap radiasi ultraviolet, yang membolehkan perkembangan kehidupan di permukaan bumi.

Nitrogen atmosfera dan peranannya dalam kehidupan

Nitrogen adalah komponen penting dalam organisma hidup, kerana perlu untuk pembentukan protein dan asid nukleik. Bagaimanapun, N2 atmosfera tidak boleh digunakan secara langsung oleh kebanyakan organisma.

Penetapan nitrogen boleh menjadi biotik atau abiotik. Ia terdiri daripada gabungan N2 dengan O2 atau H2 untuk membentuk ammonia, nitrat atau nitrit.

Kandungan N2 dalam udara atmosfera, mereka kekal lebih kurang di atmosfer bumi. Semasa pengumpulan CO masa2, Penetapan N2 Ia pada dasarnya abiotik, dengan pembentukan nitrogen oksida, dibentuk oleh pencabulan fotokimia molekul H.2O dan CO2 yang merupakan sumber O2.

Apabila penurunan itu berlaku tahap CO2 di atmosfera, kadar pembentukan nitrogen oksida menurun secara mendadak. Ia dianggap bahawa pada masa ini laluan biotik pertama penetapan N berasal2.

Komposisi udara atmosfera semasa

Udara atmosfera dibentuk oleh campuran gas dan unsur-unsur yang agak kompleks. Komposisinya terkena terutamanya oleh ketinggian.

Homosfera

Telah ditentukan bahawa komposisi kimia udara atmosfera yang kering di paras laut agak tetap. Nitrogen dan oksigen membentuk kira-kira 99% jisim dan jumlah homosfera.

Nitrogen atmosfera (N2) berada dalam nisbah 78%, manakala oksigen adalah 21% daripada udara. Unsur udara atmosfer yang paling melimpah adalah argon (Ar), yang menempati kurang daripada 1% dari jumlah keseluruhan.

Terdapat unsur-unsur lain yang sangat penting, walaupun mereka berada dalam bahagian kecil. Karbon dioksida (CO2) terdapat dalam nisbah 0.035% dan wap air boleh berbeza-beza antara 1 dan 4%, bergantung kepada rantau ini.

Ozon (O3) didapati dalam nisbah 0.003%, tetapi ia merupakan halangan penting untuk perlindungan makhluk hidup. Juga dalam perkadaran yang sama, kita dapati beberapa gas mulia seperti neon (Ne), krypton (Kr) dan xenon (Xe).

Di samping itu, terdapat kehadiran hidrogen (H2), nitrogen oksida dan metana (CH4) dalam kuantiti yang sangat kecil.

Satu lagi unsur yang merupakan sebahagian daripada komposisi udara atmosfera ialah air cair yang terkandung dalam awan. Begitu juga, kita dapati unsur-unsur padat seperti spora, debunga, abu, garam, mikroorganisma dan kristal ais kecil..

Heterosfera

Pada tahap ini, ketinggian menentukan jenis gas yang dominan dalam udara atmosfera. Semua gas adalah ringan (berat molekul yang rendah) dan diorganisasikan dalam empat lapisan berbeza.

Ia dihargai kerana ketinggian bertambah, gas yang paling banyak mempunyai jisim atom yang lebih rendah.

Antara ketinggian 100 dan 200 km, terdapat lebih banyak nitrogen molekul (N2). Berat molekul ini ialah 28.013 g / mol.

Lapisan kedua heterosfera ini disesuaikan dengan atom O dan terletak di antara 200 dan 1000 km di paras laut. Atom atom mempunyai jisim 15,999, yang kurang berat daripada N2.

Kemudian, kami mendapati lapisan helium antara 1000 dan 3500 km tinggi. Helium mempunyai jisim atom 4.00226.

Lapisan terakhir heterosfera dibentuk oleh hidrogen atom (H). Gas ini adalah yang paling ringan dalam jadual berkala, dengan jisim atom 1.007.

Rujukan

  1. Katz M (2011) Bahan dan bahan mentah, Air. Panduan Didactic Bab 2. Institut Pendidikan Teknologi Negara, Kementerian Pendidikan. Buenos Aires Argentina 75 pp
  2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Komposisi atmosfera mengubah kualiti udara global dan serantau. Atmosfera Alam 43: 5268-5350.
  3. Pla-García J dan C Menor-Salván (2017) Komposisi kimia suasana primitif planet Bumi. Quim 113: 16-26.
  4. Rohli R dan Vega A (2015) Climatology. Edisi Ketiga. Jones dan Bartlett Learning. New York, Amerika Syarikat. 451 ms.
  5. Saha K (2011) Suasana Bumi, fizik dan dinamiknya. Springer-Verlag. Berlin, Jerman.367 ms.