Воздух - смесь газообразных веществ

 Земная атмосфера, образующая воздушную оболочку нашей планеты, - это смесь газов следующего состава: • кислород - около 21%; • азот - около 78%; • другие газы - около 1%. Кислород. Самый важный компонент воздуха - это кислород. Без него, как и без воды, не существовало бы жизни на Земле. Атмосферный кислород обеспечивает процессы дыхания живых организмов. В состоянии покоя человеку необходимо около 12 л кислорода в час, а во время физических нагрузок - в десять раз больше. Без еды и воды человек может прожить много часов, а без кислорода - всего лишь несколько минут. Вместе с тем в природе большие количества кислорода расходуются для процессов гниения различных органических веществ в почве, воде и воздухе, а также для процессов горения. Азот. Название простого вещества «азот» произошло от двух греческих слов: отрицательной приставки «а» и 112 «зое» - жизнь, то есть в переводе - «безжизненный». Действительно, первые исследования показали, что животные погибают в атмосфере чистого азота. Каково значение азота в воздухе? Опасен ли он для живых организмов? Чистый азот не токсичен - он является «безразличным» газом, который не поддерживает жизнь. Количество азота во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе одинаково (что в этом отношении можно сказать о кислороде?). В составе воздуха азот играет важную роль, разбавляя кислород - ведь долго дышать чистым кислородом опасно, поэтому кислород в воздухе природа «разбавила» азотом. Другие газы. В воздухе содержатся и небольшие количества (около 1%) инертных газов (аргон, гелий, криптон и др.) и углекислого газа. Загрязненный воздух может содержать и другие вещества в разных количествах. Углекислый газ. Углекислый газ в больших количествах образуется в природе в результате процессов дыхания, горения, гниения органических материалов и т. д. В результате может сложиться впечатление, что весь атмосферный кислород должен был бы давно израсходоваться, уступив место в воздухе углекислому газу. К счастью, в природе все изменения находятся в гармонии. Одновременно с образованием углекислого газа происходит и процесс фотосинтеза, при котором зеленые растения поглощают углекислый газ, а взамен в атмосферу выделяют кислород (рис. 3.16). Таким образом, содержание углекислого газа в чистом, незагрязненном воздухе постоянно поддерживается в пределах лишь 0,03%. Фотосинтез Ш Знаете ли вы, ЧТО ... Долгое время считалось, : что воздух является простым веществом. Русский ученый М. В. Ломоносов : доказал, что воздух - это смесь газов, а французский ученый А. Лавуазье : установил, что 1/5 часть воздуха приходится на кислород. С каждым вдохом человек вдыхает примерно 500 мл воздуха, из них 100 мл составляет кислород. За минуту человек делает 14-15 вдохов. Какой объем воздуха человек вдыхает за 1 час? Рис. 3.16. Природный обратимый процесс потребления кислорода и его регенерация при фотосинтезе 113 Ш Знаете ли вы, ЧТО ... Земная атмосфера раз­ : делена на несколько слоев. Первый слой, толщиной в среднем : 11 км - самый богатый по составу, на его долю приходится около 90% общей массы атмосферы Земли. Н; Не - 1000 км N О; Н; Не- 700 км Ы2; О; О2; Не - 2 0 0 км Ы2; О2ТО; О2; Не — 100 КМ / / О2; О3; 1\12“ 3 0 КМ Ы2; О2; Н2О; Аг, СО" 10 КМ / Рис. 3.17. Состав газовой оболочки Земли на разных высотах Загрязнение воздуха - присутствие в атмосфере веществ, не имеющих отношения к нормальному составу воздуха и оказывающих вредное влияние на окружающую среду. Фотосинтез - это процесс, по отношению к которому человек не должен оставаться равнодушным. Долг каждого жителя планеты Земля - сохранять зеленые насаждения в природе и приумножать их. Атмосферные слои. По мере удаления от поверхности Земли состав атмосферного воздуха изменяется и повышается его разреженность. Как видно из рисунка 3.17, нижний слой, высотой 10 км, содержит кислород, азот, водяные пары, аргон и углекислый газ. В верхних слоях (выше 700 км) эти компоненты отсутствуют, но преобладают легкие газы водород и гелий. Воздух - это природное богатство, которым обладает каждый континент, любая страна и населенный пункт. Вместе с тем воздух является и ценным ресурсом, из которого получают такие важные химические вещества, как кислород и азот. Важной функцией воздуха является защита живых организмов от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей Солнца. На пути этих лучей, на высоте около 25-40 км (рис. 3.17) от поверхности Земли, располагается слой озона (О3) толщиной приблизительно 10 км. Простое вещество озон снижает вредное действие ультрафиолетовых лучей, защищая нас от солнечных ожогов и раковых заболеваний. Этот слой называют также «озоновым щитом Земли». Озон обладает характерным запахом свежести, который можно ощутить во время грозы при электрических разрядах молний, в сосновом лесу, на морском берегу или при работе кварцевых ламп в больничных палатах. В малых количествах озон полезен, так как обладает дезинфицирующим действием. Деятельность человека может нарушить озоновый слой - для него опасны аэрозоли, спреи, содержащие фреоны, так как в результате их действия образуются «озоновые дыры». Загрязнители воздуха. Компоненты, загрязняющие атмосферу, можно разделить на две группы: естественные и искусственные. Естественные загрязнения - это пыль, копоть, песок, поднимаемые в воздух ветрами и ураганами или возникающие в результате пожаров, извержений вулканов и других природных явлений. 114 Искусственные загрязнения являются следствием деятельности человека. Самые распространенные среди них - выхлопные газы транспортных средств, в которых содержатся вредные вещества - оксиды азота и оксид углерода (II) СО, называемый угарным газом (он образуется при неполном сгорании топлива). При сжигании нефти и угля на тепловых электростанциях в атмосферу поднимаются сажа и сернистый газ 302 (оксид серы (IV)). Вредным является также массовое применение фейерверков. Избыток углекислого газа также загрязняет воздух. Он способен накапливаться в атмосфере вблизи промышленных зон, которые, как правило, лишены зеленых насаждений. Содержание в воздухе углекислого газа в этих случаях может значительно превышать норму, достигая 0,6-0,8%. Искусственное загрязнение воздуха оказывает значительное влияние на здоровье человека и животных. Некоторые загрязняющие вещества под действием паров воды в атмосфере превращаются в кислоты и, выпадая кислотными дождями, наносят большой вред окружающей среде. Нельзя также забывать, что курение табака и сигарет загрязняет атмосферу канцерогенными веществами, подвергая опасности здоровье курящего и окружающих его людей. Меры по предотвращению загрязнения воздуха. К самым эффективным мерам, которые препятствуют загрязнению атмосферы, относятся: а) обеспечение полного сжигания используемого топлива (применяя воздух, обогащенный кислородом); б) замена низкокачественного топлива менее токсичными веществами; в) установка на промышленных предприятиях оборудования по удержанию вредных веществ (фильтров); г) увеличение площадей парков и лесных массивов; д) запрет курения в публичных местах. ОЦЕНИВАНИЕ 1. Перечисли основны е ком поненты атмосф ерного воздуха. 2. А ргум ентируй утверж дение о том, что кислород является ж изненно Ь 2= = = = г ^ ] важным ком понентом воздуха. 3. Объясни значение слова «азот». 4. Укаж и количественное соотнош ение кислорода, азота и д р уги х газов: а) в чистом воздухе; в) в загрязненном воздухе. 5. Назови вещества, загрязняю щ ие воздух. 6 . Что такое озоновы й слой, где он расположен и какова его роль в защите здоровья человека? • В каких из мероприятий, указанных в пунктах а-е, могут принять непосредственное участие ученики твоего класса? • Предложи другие меры по предотвращению загрязнения воздуха. 115 7. Объясни взаимосвязь между содержанием в воздухе кислорода и углекислого газа: а) в обы чны х условиях; б) в пром ы ш ленны х зонах, лиш енны х зеленых насаждений. 8 . Перечисли меры по предупреж дению загрязнения воздуха. 9. П редложи действия по улучш ению экол огической обстановки в твоем городе (селе, поселке). 10. Рассмотри рис. 3.17, иллю стрирую щ ий состав газовой оболочки Земли. Вычисли относительные м олекулярны е массы веществ, объясни: а) почем у кислород, азот и углекислы й газ находятся в ниж них, а водород и гелий - в верхних слоях атмосферы; б) почему первый слой воздуха над поверхностью Земли является самым тяжелым, составляя 90% массы всей атмосферы?