ATMOSFERIK HAVA VE KIRLETICI MADDELERIN BILEŞIMI - ÇEVRE - 2025

Atmosferik hava bileşim ya da atmosfer Earth tarih boyunca sabit bir farklılaşma olmuştur içerdiği farklı gazların oranı ile tanımlanır. Şekillendirme gezegen atmosferi esas olarak ihtiva edilen H ₂ ve CO gibi diğer gazlar ₂ ve H ₂ 4,4 milyar yıl kadar önce O., atmosfer havasının terkip ile esas olarak zenginleştirilmiş ₂ .

Dünyada yaşamın ortaya çıkmasıyla birlikte, ilk organizmalar metanojenler olduğu için atmosferde bir metan (CH ₄ ) birikimi meydana geldi. Daha sonra, atmosferik havayı O ₂ ile zenginleştiren fotosentetik organizmalar ortaya çıktı .

Dünya atmosferinin genel görünümü. Kaynak: Reto Stöckli (kara yüzeyi, sığ su, bulutlar) Robert Simmon

Günümüzde atmosferik havanın bileşimi, kimyasal bileşimlerine göre farklılaştırılmış iki büyük katmana ayrılabilir; homosfer ve heterosfer.

Homosfer, deniz seviyesinin 80 ila 100 km üzerinde bulunur ve esas olarak nitrojen (% 78), oksijen (% 21), argon (% 1'den az), karbondioksit, ozon, helyum, hidrojen ve metandan oluşur. çok küçük oranlarda bulunan diğer unsurların yanı sıra.

Heterosfer, düşük moleküler ağırlıklı gazlardan oluşur ve rakım olarak 100 km'nin üzerinde bulunur. Birinci tabaka vardır molekül K ₂ , ikinci atom O, üçüncü helyum ve son bir atomik hidrojen (H) oluşmaktadır.

Tarih

Atmosferik hava ile ilgili çalışmalar binlerce yıl önce başladı. İlkel medeniyetler ateşi keşfettikleri anda, havanın varlığına dair bir fikir edinmeye başladılar.

Antik Yunan

Bu dönemde havanın ne olduğunu ve ne işe yaradığını analiz etmeye başladılar. Örneğin, Miletli Anaxímades (MÖ 588 - MÖ 524), canlılar bu elementle beslendiği için havanın yaşam için temel olduğunu düşünüyordu.

Empedokles of Acragas (MÖ 495 - MÖ 435), yaşam için dört temel unsur olduğunu düşünüyordu: su, toprak, ateş ve hava.

Aristo (MÖ 384 - MÖ 322) da havayı canlılar için temel unsurlardan biri olarak kabul etti.

Atmosferik havanın bileşiminin keşfi

1773'te İsveçli kimyager Carl Scheele, havanın nitrojen ve oksijenden (magmatik hava) oluştuğunu keşfetti. Daha sonra, 1774'te İngiliz Joseph Priestley, havanın çeşitli elementlerin karışımından oluştuğunu ve bunlardan birinin yaşam için gerekli olduğunu belirledi.

1776'da Fransız Antoine Lavoisier, cıva oksidin termal ayrışmasından izole ettiği elemente oksijeni çağırdı.

1804'te doğa bilimci Alexander von Humboldt ve Fransız kimyager Gay-Lussac, gezegenin farklı yerlerinden gelen havayı analiz ettiler. Araştırmacılar, atmosferik havanın sabit bir bileşime sahip olduğunu belirlediler.

Atmosferik havanın bir parçası olan diğer gazların keşfedildiği 19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarına kadar değildi. Bunların arasında 1894'te argon, 1895'te helyum ve 1898'de diğer gazlar (neon, argon ve ksenon) var.

karakteristikleri

Dünya'nın atmosferi, arka planda Ay. Kaynak: NASA, Wikimedia Commons aracılığıyla

Atmosferik hava aynı zamanda atmosfer olarak da bilinir ve Dünya gezegenini kaplayan bir gaz karışımıdır.

Menşei

Dünya atmosferinin kökeni hakkında çok az şey bilinmektedir. Güneşten ayrıldıktan sonra gezegenin çok sıcak gazlardan oluşan bir zarfla çevrili olduğu düşünülmektedir.

Bu gazlar muhtemelen azalan ve çoğunlukla H _2'den oluşan Güneş'ten geliyordu . Diğer gazlar, muhtemelen CO olduğu ₂ ve H ₂ yoğun volkanik aktivite tarafından yayılan O.

Mevcut gazların bir kısmının soğutulduğu, yoğunlaştığı ve okyanuslara yol açtığı öne sürülüyor. Diğer gazlar atmosferi oluşturmaya devam etti ve diğerleri kayalarda depolandı.

yapı

Atmosfer, geçiş bölgeleri ile ayrılmış farklı eşmerkezli katmanlardan oluşur. Bu katmanın üst sınırı net olarak tanımlanmamıştır ve bazı yazarlar onu deniz seviyesinden 10.000 km'nin üzerine yerleştirmektedir.

Yerçekimi kuvvetinin çekiciliği ve gazların sıkıştırılma şekli, bunların dünya yüzeyindeki dağılımını etkiler. Böylece, toplam kütlesinin en büyük kısmı (yaklaşık% 99) deniz seviyesinden ilk 40 km'de bulunur.

Atmosferin katmanları. Kaynak: Bu SVG resmi Medium69 tarafından oluşturulmuştur. Resim SVG a été créée par Medium69.Lütfen şuna dikkat edin: William Crochot

Farklı atmosferik hava seviyeleri veya katmanları, farklı kimyasal bileşime ve sıcaklık değişimlerine sahiptir. Dikey düzenlemesine göre, Dünya yüzeyine en yakından en uzağa, şu katmanlar bilinmektedir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer.

Atmosferik havanın kimyasal bileşimi ile ilgili olarak iki katman tanımlanır: homosfer ve heterosfer.

Homosphere

Deniz seviyesinden ilk 80-100 km yükseklikte bulunur ve havadaki gazların bileşimi homojendir. Bu troposfer, stratosfer ve mezosfer bulunur.

Heterosfer

100 km'nin üzerinde bulunur ve havada bulunan gazların bileşiminin değişken olması ile karakterize edilir. Termosfer ile uyumludur. Gazların bileşimi farklı yüksekliklerde değişir.

İlkel atmosferik havanın bileşimi

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

Dünya'nın oluşumundan sonra, yaklaşık 4,500 milyon yıl önce, atmosferik havayı oluşturan gazlar birikmeye başladı. Gazlar esas olarak Dünya'nın mantosundan ve gezegenimsi yaratıklarla (gezegenleri oluşturan madde kümeleri) etkiden geldi.

CO oluşumu

Gezegen büyük volkanik aktivitesi, N, atmosfere çeşitli gazları serbest bırakmak için başladı ₂ , CO ₂ ve H ₂ O Karbon dioksit sabitleme karbonlaması yana (işlem olup, birikir başladı atmosferik CO ₂ formda karbonat) azdı.

Bu zamanda CO ₂ sabitlenmesini etkileyen faktörler, çok düşük yoğunluklu yağmurlar ve çok küçük bir kıtasal alan olmuştur.

Yaşamın kökeni, metan birikimi (CH

Gezegende ortaya çıkan ilk canlılar, solunum yapmak için CO ₂ ve H ₂ kullandılar. Bu erken organizmalar anaerobik ve metanojenikti (büyük miktarlarda metan ürettiler).

Metan atmosferik havada birikti, çünkü ayrışması çok yavaştı. Fotoliz yoluyla ayrışır ve neredeyse oksijensiz bir atmosferde bu işlem 10.000 yıla kadar sürebilir.

Bazı jeolojik kayıtlara göre, yaklaşık 3,5 milyar yıl önce atmosferdeki CO _2'de bir azalma vardı , bu da CH ₄ bakımından zengin havanın yağmurları yoğunlaştırarak karbonatlaşmayı desteklemesi ile ilişkilendirildi.

Büyük oksidatif olay (O birikimi)

Yaklaşık 2,4 milyar yıl önce gezegendeki O ₂ miktarının atmosferik havada önemli seviyelere ulaştığı düşünülmektedir . Bu elementin birikmesi, fotosentetik organizmaların görünümü ile ilişkilidir.

Fotosentez, organik moleküllerin ışık varlığında diğer inorganik moleküllerden sentezlenmesine izin veren bir işlemdir. Oluşumu sırasında, O ₂ bir yan ürün olarak salınır .

Siyanobakterilerin (ilk fotosentetik organizmalar) ürettiği yüksek fotosentez oranı, atmosferik havanın bileşimini değiştiriyordu. Salınan büyük miktarlarda O ₂ , giderek oksitlenerek atmosfere geri döndü.

O Bu yüksek seviyeleri ₂ CH birikimini etkilenmiş ₄ , bu bileşiğin fotoliz sürecini hızlandıran, çünkü. Atmosferdeki metan önemli ölçüde düştükçe, gezegenin sıcaklığı düştü ve buzlanma meydana geldi.

O ₂ birikiminin gezegen üzerindeki bir diğer önemli etkisi de ozon tabakasının oluşmasıydı. Atmosferik O ₂ , ışığın etkisi altında ayrışır ve iki atomik oksijen parçacığı oluşturur.

Atomik oksijen, moleküler O ₂ ile yeniden birleşir ve O _3'ü (ozon) oluşturur. Ozon tabakası, ultraviyole radyasyona karşı koruyucu bir bariyer oluşturarak dünya yüzeyinde yaşamın gelişmesine izin verir.

Atmosferik nitrojen ve yaşamın kökenindeki rolü

Azot, proteinlerin ve nükleik asitlerin oluşumu için gerekli olduğundan, canlı organizmaların temel bir bileşenidir. Bununla birlikte, atmosferik N ₂ çoğu organizma tarafından doğrudan kullanılamaz.

Azot fiksasyonu biyotik veya abiyotik olabilir. Bu N kombinasyonundan oluşur ₂ O ile ₂ ya da H ₂ amonyak, nitratlar ve nitritler oluşturulması için.

Atmosferik havadaki N ₂ içeriği , Dünya atmosferinde aşağı yukarı sabit kalmıştır. CO boyunca ₂ Toplanma süreci , N- ₂ sabitleme nedeniyle H fotokimyasal ayrışma oluşturduğu olan azot oksitin oluşumu için, temel olarak abiyotik olduğu ₂ O ve CO ₂ molekül O kaynağı olan ₂ .

Tüm atmosferik CO ₂ seviyeleri düşmüştür , azot oksit oluşumu oranları önemli ölçüde azalmıştır. Bu süre zarfında, N ₂ sabitlemenin ilk biyotik yollarının ortaya çıktığı düşünülmektedir .

Mevcut atmosferik hava bileşimi

Atmosferik hava, gazlar ve diğer oldukça karmaşık elementlerin bir karışımından oluşur. Kompozisyonu esas olarak rakımdan etkilenir.

Homosphere

Deniz seviyesindeki kuru atmosferik havanın kimyasal bileşiminin oldukça sabit olduğu bulunmuştur. Azot ve oksijen, homosferin kütlesinin ve hacminin yaklaşık% 99'unu oluşturur.

Atmosferik nitrojen (N ₂ )% 78 oranında bulunurken oksijen, havanın% 21'ini oluşturur. Atmosferik havada bir sonraki en bol bulunan element, toplam hacmin% 1'inden azını kaplayan argondur (Ar).

Atmosferik havanın bileşenleri. Kaynak: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Değiştirildi.

Küçük oranlarda olsalar bile çok önemli olan başka unsurlar da var. Bölgeye bağlı olarak karbondioksit (CO ₂ )% 0,035 oranında bulunur ve su buharı% 1 ile% 4 arasında değişebilir.

Ozon (O ₃ )% 0,003 oranında bulunur ancak canlıların korunması için önemli bir bariyer oluşturur. Ayrıca bu aynı oranda neon (Ne), kripton (Kr) ve ksenon (Xe) gibi çeşitli soy gazlar buluyoruz.

Buna ek olarak, hidrojenin mevcut olması (H olduğu ₂ ), azot oksitler ve metan (CH ₄ ) çok az miktarda.

Atmosferik havanın bileşiminin bir parçası olan bir diğer unsur da bulutların içerdiği sıvı sudur. Aynı şekilde sporlar, polenler, küller, tuzlar, mikroorganizmalar ve küçük buz kristalleri gibi katı elementler buluyoruz.

Heterosfer

Bu seviyede rakım, atmosferik havadaki baskın gaz türünü belirler. Tüm gazlar hafiftir (düşük molekül ağırlıklı) ve dört farklı katman halinde düzenlenmiştir.

Yükseklik arttıkça daha bol gazların daha düşük atomik kütleye sahip olduğu görülmektedir.

100 ila 200 km rakım arasında, daha fazla miktarda moleküler nitrojen (N ₂ ) vardır. Bu molekülün ağırlığı 28.013 g / mol'dür.

Heterosferin ikinci katmanı atomik O'dan oluşur ve deniz seviyesinden 200 ila 1000 km arasında bulunur. Atomik olarak N, O daha hafif olma, 15.999 arasında bir kütleye sahiptir ₂ .

Daha sonra 1000 ile 3500 km arasında bir helyum tabakası buluyoruz. Helyumun atom kütlesi 4.00226'dır.

Heterosferin son katmanı atomik hidrojenden (H) oluşur. Bu gaz, 1.007'lik bir atom kütlesi ile periyodik tablodaki en hafif gazdır.

Referanslar

1. Katz M (2011) Malzemeler ve hammaddeler, Hava. Didaktik Kılavuz Bölüm 2. Ulusal Teknolojik Eğitim Enstitüsü, Eğitim Bakanlığı. Buenos Aires. Arjantin. 75 s
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi ve diğerleri. (2009) Atmosferik kompozisyon değişimi - küresel ve bölgesel hava kalitesi. Atmosferik Çevre 43: 5268-5350.
3. Pla-García J ve C Menor-Salván (2017) Dünya gezegeninin ilkel atmosferinin kimyasal bileşimi. Chem 113: 16-26.
4. Rohli R ve Vega A (2015) Klimatoloji. Üçüncü baskı. Jones ve Bartlett Learning. New York, ABD. 451 s.
5. Saha K (2011) Dünyanın Atmosferi, fiziği ve dinamikleri. Springer-Verlag. Berlin, Almanya 367 s.