SAMMANSÄTTNING AV ATMOSFÄRISK LUFT OCH FÖRORENINGAR - MILJÖ - 2025

Den sammansättning den atmosfäriska luften eller atmosfären är definierad av den andel av de olika gaser som finns i det, som har varit i ständig variation under hela jordens historia. Atmosfären i formnings planeten innehöll huvudsakligen H ₂ och andra gaser, såsom CO ₂ och H ₂ O. Om 4,4 miljarder år sedan, var sammansättningen av atmosfärisk luft berikad huvudsakligen med CO ₂ .

Med utseendet på livet på jorden, en ackumulering av metan (CH ₄ ) inträffade i atmosfären, eftersom de första organismerna var metanogener. Senare dök upp fotosyntetiska organismer, som berikade atmosfärens luft med O ₂ .

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

Sammansättningen av atmosfärisk luft idag kan delas upp i två stora lager, differentierade i deras kemiska sammansättning; homosfären och heterosfären.

Homosfären ligger från 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 som finns i mycket små proportioner.

Heterosfären består av gaser med låg molekylvikt och ligger över 100 km i höjd. Det första skiktet har molekyl N ₂ , den andra atom O, den tredje helium och den sista som består av atomärt väte (H).

Historia

Studier av atmosfärisk luft började för tusentals år sedan. I det ögonblick primitiva civilisationer upptäckte eld började de ha en uppfattning om att det finns luft.

Antikens Grekland

Under denna period började de analysera vad luften är och vad den gör. Till exempel ansåg Anaxímades från Milet (588 f.Kr. - 524 f.Kr.) att luft var avgörande för livet, eftersom levande varelser matas av 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 luft som en av de väsentliga elementen för levande varelser.

Upptäckt av sammansättningen av atmosfärisk luft

1773 upptäckte den svenska kemisten Carl Scheele att luften var uppbyggd av kväve och syre (magformig luft). Senare, 1774, bestämde briten Joseph Priestley att luften bestod av en blandning av element och att en av dessa var avgörande för livet.

1776 kallade fransmannen Antoine Lavoisier syre till elementet som han isolerade från den termiska sönderdelningen 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 först i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet, när 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, via Wikimedia Commons

Den atmosfäriska luften är också känd som atmosfären och det är en blandning av gaser som täcker planeten Jorden.

Ursprung

Lite är känt om jordens atmosfär. Det anses att planeten var omringad av solen och var omgiven av ett hölje med mycket heta gaser.

Dessa gaser var möjligen minska och som kommer från solen, som huvudsakligen består av H ₂ . Andra gaser var förmodligen CO ₂ och H ₂ O som sänds ut av den intensiva vulkanisk aktivitet.

Det föreslås att en del av de närvarande gaserna kyldes, kondenserades och gav upphov till haven. De andra gaserna fortsatte att bilda 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 den över 10 000 km över havet.

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

Skikt av atmosfären. Källa: Denna SVG-bild skapades av Medium69.Cette-bild SVG a été créée par Medium69.Kreditera detta: William Crochot

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

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

Homosphere

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

Heterosphere

Den är närvarande över 100 km och kännetecknas av sammansättningen av de gaser som finns i luften är varierande. Matchar termosfären. Gasernas sammansättning varierar i olika höjder.

Sammansättning av primitiv atmosfärisk luft

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

Efter bildandet av jorden, för cirka 4500 miljoner år sedan, började gaser samlas som bildade den atmosfäriska luften. Gaserna kom främst från jordens mantel såväl som från påverkan med planetesimaler (aggregat av materia som härstammade från planeterna).

CO-uppbyggnad

Den stora vulkanisk aktivitet på planeten började släppa olika gaser i atmosfären, såsom N ₂ , CO ₂ och H ₂ O. Koldioxid började ackumuleras, eftersom karbonatisering (processen för fastställande atmosfärisk CO ₂ i form karbonat) var knapp.

De faktorer som påverkade fixeringen av CO ₂ vid denna tid var mycket lågintensitetsregnar och ett mycket litet kontinentalt område.

Livets ursprung, ackumulering av metan (CH

De första levande varelser som dök upp på planeten används CO ₂ och H ₂ att genomföra andning. Dessa tidiga organismer var anaeroba och metanogena (de producerade stora mängder metan).

Metan samlades i den atmosfäriska luften eftersom dess sönderdelning 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 rekord, cirka 3,5 miljarder år sedan fanns det en minskning av koldioxid ₂ i atmosfären, som har förknippats med det faktum att luften rik på CH ₄ intensifierat regnet, gynnar karbonatisering.

Stor oxidativ händelse (ansamling av O

Det anses att för cirka 2,4 miljarder år sedan nådde mängden O ₂ på planeten betydande nivåer i den atmosfäriska luften. Uppsamlingen av detta element är förknippat med utseendet på fotosyntetiska organismer.

Fotosyntes är en process som tillåter syntes av organiska molekyler från andra oorganiska i närvaro av ljus. Under uppkomsten släpps O ₂ som en biprodukt.

Den höga fotosyntetiska hastigheten producerad av cyanobakterier (första fotosyntetiska organismer) förändrade sammansättningen av den atmosfäriska luften. De stora mängderna O ₂ som släpptes återvände till atmosfären alltmer oxiderande.

Dessa höga nivåer av O ₂ påverkade ackumuleringen av CH ₄ , eftersom den accelererade fotolys processen av denna förening. När metan i atmosfären föll dramatiskt, sjönk planetens temperatur och glaciären inträffade.

En annan viktig effekt av ansamlingen av O ₂ på planeten var bildandet av ozonskiktet. Atmosfärs O ₂ dissocierar under inverkan av ljus och bildar två atomsyrepartiklar.

Atomiskt syre rekombineras med molekylärt O ₂ och bildar O ₃ (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 viktig komponent i levande organismer, eftersom det är nödvändigt för bildandet av proteiner och nukleinsyror. Emellertid atmosfär N ₂ kan inte användas direkt av de flesta organismer.

Kvävefixering kan vara biotisk eller abiotisk. Den består av kombinationen av N ₂ med O ₂ eller H ₂ för att bilda ammoniak, nitrater eller nitriter.

N ₂ innehållen i atmosfärisk luft har varit mer eller mindre konstant i jordens atmosfär. Under CO ₂ ackumulering perioden , N ₂ fixering var i princip abiotisk, beroende på bildningen av kväveoxid, som bildas av den fotokemiska dissociation av H ₂ O och CO ₂ -molekyler som var källan till O ₂ .

När atmosfäriska CO ₂ nivåer minskade , kväveoxidbildningen minskat dramatiskt. Det anses att de första biotiska vägar N under denna tid _två fixering sitt ursprung .

Aktuell atmosfärisk luftkomposition

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

Homosphere

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

Atmosfäriskt kväve (N ₂ ) 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 i atmosfärisk luft. Källa: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Modifierad.

Det finns andra element som är av stor betydelse, även när de är i små proportioner. Koldioxid (CO ₂ ) finns i en andel av 0,035% och vattenånga kan variera mellan 1 och 4%, beroende på region.

Ozon (O ₃ ) finns i en andel av 0,003%, men det utgör en väsentlig barriär för att skydda levande varelser. Även i samma andel hittar vi olika ädla gaser som neon (Ne), krypton (Kr) och xenon (Xe).

Dessutom finns det närvaro av väte (H ₂ ), kväveoxider och metan (CH ₄ ) i mycket små mängder.

Ett annat element som är en del av sammansättningen av atmosfärisk luft är det flytande vattnet som finns i molnen. På samma sätt hittar vi fasta element som sporer, pollen, aska, salter, mikroorganismer och små iskristaller.

Heterosphere

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.

Man ser att när höjden ökar har de rikligare gaserna en lägre atommassa.

Mellan 100 och 200 km höjd finns det en större mängd molekylärt kväve (N ₂ ). Vikten för denna molekyl är 28,013 g / mol.

Det andra lagret av heterosfären består av atomärt O och ligger mellan 200 och 1000 km över havet. Atom O har en massa på 15 999 och är mindre tung än N ₂ .

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, Air. Didaktisk handbok Kapitel 2. Institutet för teknologisk utbildning, utbildningsministeriet. Buenos Aires. Argentina. 75 sid
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosfärisk sammansättning förändrar global och regional luftkvalitet. Atmospheric Enviroment 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.