Hvor meget ilt er indeholdt i atmosfærisk luft. Atmosfærens sammensætning og struktur

Luft er en naturlig blanding af gasser, hovedsageligt nitrogen og oxygen, der udgør jordens atmosfære. Luft er nødvendig for den normale eksistens af langt de fleste jordlevende organismer: ilten i luften kommer ind i kroppens celler under respiration og bruges i oxidationsprocessen, som resulterer i frigivelse af energi, der er nødvendig for livet. I industrien og i hverdagen bruges atmosfærisk ilt til at forbrænde brændstof for at producere varme og mekanisk energi i motorer. intern forbrænding. Ædelgasser opnås fra luft ved fortætning. I overensstemmelse med Føderal lov"Om beskyttelse af atmosfærisk luft" forstås atmosfærisk luft som "en vital bestanddel af miljøet, som er en naturlig blanding af atmosfæriske gasser placeret uden for boliger, industri og andre lokaler."

De vigtigste faktorer, der bestemmer egnetheden til menneskelig beboelse, er luftmiljø er kemisk sammensætning, ioniseringsgrad, relativ luftfugtighed, tryk, temperatur og bevægelseshastighed. Lad os overveje hver af disse faktorer separat.

I 1754 beviste Joseph Black eksperimentelt, at luft er en blanding af gasser og ikke et homogent stof.

Normal luftsammensætning

Stof	Betegnelse	Efter volumen, %	Efter vægt, %
Nitrogen
Ilt
Argon
Carbondioxid
Neon		0,001818
Metan			0,000084
Helium		0,000524	0,000073
Krypton		0,000114
Brint
Xenon		0,0000087

Lette luftioner

Hver indbygger i St. Petersborg føler, at luften er stærkt forurenet. Et stadigt stigende antal biler, fabrikker og fabrikker udleder tonsvis af affald fra deres aktiviteter til atmosfæren. Forurenet luft indeholder ukarakteristiske fysiske, kemiske og biologiske stoffer. De vigtigste forurenende stoffer i den atmosfæriske luft i en metropol er: aldehyder, ammoniak, atmosfærisk støv, carbonmonoxid, nitrogenoxider, svovldioxid, kulbrinter, tungmetaller (bly, kobber, zink, cadmium, krom).

De farligste komponenter i smog er mikroskopiske partikler af skadelige stoffer. Cirka 60 % er forbrændingsprodukter fra bilmotorer. Det er disse partikler, som vi indånder, mens vi går langs gaderne i vores byer og ophobes i vores lunger. Ifølge læger er lungerne hos en storryger meget ens i graden af ​​forurening til lungerne hos en storryger.

Biludstødningsgasser er på førstepladsen med hensyn til deres bidrag til luftforurening, emissioner fra termiske kraftværker er på andenpladsen, kemisk industri- på den tredje.

Grad af luftionisering

Høj grad af ionisering

Atmosfærisk luft er altid ioniseret og indeholder flere eller færre luftioner. Processen med ionisering af naturlig luft sker under påvirkning af en række faktorer, hvoraf de vigtigste er radioaktiviteten af ​​jord, klipper, hav og grundvand, kosmiske stråler, lyn, sprøjt af vand (Lennard-effekt) i vandfald, i bølgekapper osv., ultraviolet stråling fra solen, flamme skovbrand, nogle aromatiske stoffer mv. Under påvirkning af disse faktorer dannes både positive og negative luftioner. Neutrale luftmolekyler sætter sig øjeblikkeligt på de resulterende ioner, hvilket giver anledning til de såkaldte normale og lette atmosfæriske ioner. Når de støder på støvpartikler suspenderet i luften, røgpartikler og små vanddråber på vej, sætter lette ioner sig på dem og bliver til tunge. I gennemsnit indeholder 1 cm 3 over jordens overflade op til 1500 ioner, blandt hvilke positivt ladede dominerer, hvilket, som det vil blive vist nedenfor, ikke er helt ønskværdigt for menneskers sundhed.

I nogle regioner er luftionisering karakteriseret ved mere gunstige indikatorer. Blandt de områder, hvor luften er særligt ioniseret, er skråningerne høje bjerge, bjergdale, vandfald, kyster af have og oceaner. De bruges ofte til at organisere rekreative faciliteter og sanatorium-resort behandling.

Luftioner er således en konstant fungerende miljøfaktor, såsom temperatur, relativ luftfugtighed og lufthastighed.

En ændring i graden af ​​ionisering af indåndet luft medfører uundgåeligt ændringer i forskellige organer og systemer. Derfor det naturlige ønske om at bruge ioniseret luft i på den ene side og behovet for at udvikle apparater og anordninger til kunstigt at ændre koncentrationen og forholdet mellem ioner i atmosfærisk luft på den anden side. I dag, ved hjælp af specialudstyr, er det muligt at øge graden af ​​ionisering af luft, hvilket øger antallet af ioner pr. 1 cm 3 tusindvis af gange.

De sanitære og epidemiologiske regler og forskrifter SanPiN 2.2.4.1294-03 stiller hygiejniske krav til luftens sammensætning af luftioner i industrielle og offentlige lokaler. Bemærk venligst, at ikke kun antallet af negativt og positivt ladede luftioner er vigtigt, men også forholdet mellem koncentrationen af ​​positiv og koncentrationen af ​​negativ, som kaldes unipolaritetskoefficienten (se tabellen nedenfor).

I overensstemmelse med hygiejniske krav skal antallet af negativt ladede luftioner være større eller i ekstreme tilfælde lig med antallet af positivt ladede luftioner. Hvis du bor i byer og arbejder i kontorlokaler, bør du bruge luftionisatorer for ikke at miste koncentrationen og blive langsommere træt i løbet af arbejdsdagen.

Mikroklima: rel. luftfugtighed, temperatur, hastighed, tryk

Mikroklima refererer til et sæt fysiske miljøparametre, der påvirker menneskers varmeudveksling og sundhed. De vigtigste mikroklimaparametre er relativ fugtighed, temperatur, tryk og lufthastighed. At opretholde alle disse parametre på normale niveauer indendørs er en nøglefaktor, der bestemmer komforten ved en persons ophold i det.

Den normale værdi af mikroklimaparametre tillader den menneskelige krop at bruge et minimum af energi: at opretholde det nødvendige niveau af varmeudveksling, for at opnå den nødvendige mængde ilt; samtidig føler en person hverken varme, kulde eller indelukket. Ifølge statistikker er mikroklimaovertrædelser de mest almindelige blandt alle overtrædelser af sanitære og hygiejniske standarder.

Mikroklimaet bestemmes af påvirkningen fra det ydre miljø, bygningens konstruktionstræk og varme-, ventilations- og klimaanlæg.

I etagebyggeri er der stor forskel på lufttrykket udenfor og inde i bygningen. Dette fører til ophobning af forskellige forurenende stoffer i bygningen, og deres koncentration vil være forskellig på de øverste og nederste etager, hvilket har en skadelig effekt på.

Mikroklimaegenskaberne i hver specifik lejlighed dannes under påvirkning af luftstrømme, fugt og varme. Luften i rummet er konstant i bevægelse. Derfor en af nøgleparametre luft er hastigheden af ​​dens bevægelse.

Nedenfor er en tabel, der viser de optimale og gyldige værdier temperatur, luftfugtighed og lufthastighed i forskellige rum i henhold til gældende SanPiN 2.1.2.2801-10 "Ændringer og tilføjelser nr. 1 til SanPiN 2.1.2.2645-10" Sanitære og epidemiologiske krav til levevilkår i beboelsesbygninger og lokaler.

Luftparametre i dit hjem, kontor eller sommerhus, kan du træffe passende foranstaltninger for at normalisere de identificerede afvigelser.

Nuværende sanitære regler og luftstandarder

Navnet på et værelse	Lufttemperatur, °C		Relativ luftfugtighed, %		Lufthastighed, m/s
	optim.	tilladelig	optim.	tilladelig	optim.	tilladelig
Kold årstid
Stue

De nederste lag af atmosfæren består af en blanding af gasser kaldet luft , hvori flydende og faste partikler er suspenderet. totalvægt sidstnævnte er ubetydelig i sammenligning med hele atmosfærens masse.

Atmosfærisk luft er en blanding af gasser, hvoraf de vigtigste er nitrogen N2, oxygen O2, argon Ar, carbondioxid CO2 og vanddamp. Luft uden vanddamp kaldes tør luft. På jordens overflade er tør luft 99 % nitrogen (78 % efter volumen eller 76 % efter masse) og oxygen (21 % efter volumen eller 23 % efter masse). De resterende 1% er næsten udelukkende argon. Der er kun 0,08 % tilbage for kuldioxid CO2. Talrige andre gasser er en del af luften i tusindedele, milliontedele og endnu mindre brøkdele af en procent. Disse er krypton, xenon, neon, helium, brint, ozon, jod, radon, metan, ammoniak, hydrogenperoxid, lattergas osv. Sammensætningen af ​​tør atmosfærisk luft nær Jordens overflade er angivet i tabel. 1.

tabel 1

Sammensætning af tør atmosfærisk luft nær jordens overflade

	Volumenkoncentration, %	Molekylmasse	Massefylde i forhold til tæthed tør luft
Ilt (O2)
Kuldioxid (CO2)
Krypton (Kr)
Brint (H2)
Xenon (Xe)
Tør luft

Den procentvise sammensætning af tør luft jordens overflade meget konstant og næsten det samme overalt. Kun kuldioxidindholdet kan ændre sig væsentligt. Som et resultat af åndedræts- og forbrændingsprocesserne kan dets volumetriske indhold i luften i lukkede, dårligt ventilerede rum såvel som industricentre stige flere gange - op til 0,1-0,2%. Andelen af ​​nitrogen og ilt ændres ganske lidt.

Den virkelige atmosfære indeholder tre vigtige variable komponenter - vanddamp, ozon og kuldioxid. Indholdet af vanddamp i luften varierer inden for betydelige grænser, i modsætning til andre komponenter i luften: ved jordens overflade svinger det mellem hundrededele af en procent og flere procent (fra 0,2 % i polære breddegrader til 2,5 % ved ækvator, og i nogle tilfælde varierer fra næsten nul til 4 %). Dette forklares ved, at under de forhold, der eksisterer i atmosfæren, kan vanddamp blive til væske og fast tilstand og omvendt kan komme ind i atmosfæren igen på grund af fordampning fra jordens overflade.

Vanddamp kommer løbende ind i atmosfæren gennem fordampning fra vandoverflader, fra våd jord og ved transpiration af planter, forskellige steder og i anden tid han kommer ind forskellige mængder. Det spreder sig opad fra jordens overflade og transporteres med luftstrømme fra et sted på jorden til et andet.

En mætningstilstand kan forekomme i atmosfæren. I denne tilstand er vanddamp indeholdt i luften i den mængde, der er maksimalt mulig ved en given temperatur. Vanddamp kaldes mættende(eller mættet), og luften der indeholder det mættet.

Mætningstilstanden nås normalt, når lufttemperaturen falder. Når denne tilstand er nået, så med et yderligere fald i temperaturen, bliver en del af vanddampen overskydende og kondenserer, bliver til en flydende eller fast tilstand. Vanddråber og iskrystaller af skyer og tåger dukker op i luften. Skyer kan fordampe igen; i andre tilfælde kan skydråber og krystaller, der bliver større, falde ned på jordens overflade i form af nedbør. Som et resultat af alt dette ændrer indholdet af vanddamp i hver del af atmosfæren sig konstant.

Vanddamp i luften og dens overgange fra gasformig til flydende og fast stof er forbundet med de vigtigste processer vejr- og klimatræk. Tilstedeværelsen af ​​vanddamp i atmosfæren påvirker de termiske forhold i atmosfæren og jordens overflade betydeligt. Vanddamp absorberer kraftigt langbølget infrarød stråling, der udsendes af jordens overflade. Til gengæld udsender den selv infrarød stråling, hvoraf det meste går til jordens overflade. Dette reducerer den natlige afkøling af jordoverfladen og dermed også de nederste luftlag.

Der bruges store mængder varme på fordampning af vand fra jordens overflade, og når vanddamp kondenserer i atmosfæren, overføres denne varme til luften. Skyer som følge af kondens reflekterer og absorberer solstråling på vej til jordens overflade. Nedbør fra skyer er et væsentligt element i vejret og klimaet. Endelig er tilstedeværelsen af ​​vanddamp i atmosfæren vigtig for fysiologiske processer.

Vanddamp, som enhver gas, har elasticitet (tryk). Vanddamptryk e er proportional med dens massefylde (indhold pr. volumenenhed) og dens absolut temperatur. Det udtrykkes i de samme enheder som lufttryk, dvs. enten i millimeter kviksølv, enten i millibar

Vanddamptrykket ved mætning kaldes mætningselasticitet. Det her det maksimalt mulige tryk af vanddamp ved en given temperatur. For eksempel ved en temperatur på 0° er mætningselasticiteten 6,1 mb . For hver 10° temperaturstigning fordobles mætningselasticiteten ca.

Hvis luften indeholder mindre vanddamp, end der skal til for at mætte den ved en given temperatur, kan du bestemme, hvor tæt luften er på mætningstilstanden. For at gøre dette skal du beregne relativ luftfugtighed. Dette er navnet på forholdet mellem faktisk elasticitet e vanddamp i luften til mætningselasticitet E ved samme temperatur, udtrykt i procent, dvs.

For eksempel ved en temperatur på 20° er mætningstrykket 23,4 mb Hvis det faktiske damptryk i luften er 11,7 mb, så er den relative luftfugtighed

Elasticiteten af ​​vanddamp på jordens overflade varierer fra hundrededele af en millibar (ved meget lave temperaturer om vinteren i Antarktis og Yakutia) op til 35 mb mere (ved ækvator). Jo varmere luften er, jo mere vanddamp kan den indeholde uden mætning, og derfor er vanddamptrykket i den større.

Relativ luftfugtighed kan antage alle værdier - fra nul til helt tør luft ( e= 0) til 100 % for mætningstilstand (e = E).

Hovedkomponenterne i atmosfærisk luft er oxygen (ca. 21%), nitrogen (78%), kuldioxid (0,03-0,04%), vanddamp, inerte gasser, ozon, hydrogenperoxid (ca. 1%).

Ilt er den mest bestanddel af luft. Med sin direkte deltagelse forekommer alle oxidative processer i menneske- og dyrekroppen. I hvile forbruger en person cirka 350 ml ilt i minuttet, og i alvorlige tilfælde fysisk arbejde mængden af ​​forbrugt ilt stiger flere gange.

Indåndingsluft indeholder 20,7-20,9% ilt, og udåndingsluft indeholder omkring 15-16%. Således absorberer kropsvæv omkring 1/4 af den ilt, der er til stede i den indåndede luft.

I atmosfæren ændres iltindholdet ikke væsentligt. Planter absorberer kuldioxid og nedbryder det, assimilerer kulstof og frigiver den frigivne ilt til atmosfæren. Kilden til iltdannelse er også den fotokemiske nedbrydning af vanddamp i de øverste lag af atmosfæren under påvirkning ultraviolet stråling sol. For at sikre en konstant sammensætning af atmosfærisk luft er blanding af luftstrømme i de nederste lag af atmosfæren også vigtig. Undtagelsen er hermetisk lukkede rum, hvor iltindholdet på grund af længerevarende ophold af mennesker kan reduceres betydeligt ( ubåde, shelters, trykluftkabiner osv.).

For kroppen er partialtrykket af ilt vigtigt, og ikke dets absolutte indhold i indåndingsluften. Dette skyldes, at overgangen af ​​ilt fra alveolær luft til blod og fra blod til vævsvæske sker under påvirkning af forskelle i partialtryk. Iltpartialtrykket falder med stigende højde over havets overflade (tabel 1).

Tabel 1. Partialtryk af ilt ved forskellige højder

Stor betydning har brug af ilt til behandling af sygdomme ledsaget af iltsult (ilttelte, inhalatorer).

Carbondioxid. Kuldioxidindholdet i atmosfæren er ret konstant. Denne konstanthed forklares af dens cyklus i naturen. På trods af det faktum, at kroppens forfaldsprocesser og vital aktivitet ledsages af frigivelse af kuldioxid, sker der ikke en betydelig stigning i dets indhold i atmosfæren, da kuldioxid absorberes af planter. I dette tilfælde bruges kulstof til at bygge organiske stoffer, og ilt kommer ind i atmosfæren. Udåndingsluft indeholder op til 4,4 % kuldioxid.

Kuldioxid er et fysiologisk stimulerende middel i åndedrætscentret, derfor tilsættes det under kunstigt åndedræt til luften i små mængder. I store mængder det kan have narkotiske virkninger og forårsage død.

Kuldioxid har også hygiejnisk betydning. Ud fra dets indhold bedømmes renheden af ​​luften i boliger og offentlige lokaler (dvs. lokaler, hvor mennesker er til stede). Når mennesker samles i dårligt ventilerede lokaler, parallelt med ophobningen af ​​kuldioxid i luften, stiger indholdet af andre menneskelige affaldsprodukter, lufttemperaturen stiger, og dens luftfugtighed stiger.

Det er fastslået, at hvis indholdet af kuldioxid i indeluften overstiger 0,07-0,1 %, så bliver luften dårlig lugt og kan forstyrre kroppens funktionelle tilstand.

Parallellen mellem ændringerne i luftens angivne egenskaber i boliger og stigningen i koncentrationen af ​​kuldioxid samt letheden ved at bestemme dets indhold gør det muligt at bruge denne indikator til den hygiejniske vurdering af luftkvaliteten og luftkvaliteten. effektivitet af ventilation af offentlige lokaler.

Nitrogen og andre gasser. Nitrogen er basisk integreret del atmosfærisk luft. I kroppen er det opløst i blodet og vævsvæsker, men deltager ikke i kemiske reaktioner.

Det er nu eksperimentelt fastslået, at under betingelser højt blodtryk Nitrogen i luften forårsager en forstyrrelse af neuromuskulær koordination hos dyr, efterfulgt af agitation og en narkotisk tilstand. Forskere observerede lignende fænomener blandt dykkere. Dykkernes brug af en helio-iltblanding til vejrtrækning gør det muligt at øge nedstigningsdybden til 200 m uden udtalte symptomer på forgiftning.

Under elektrisk lynudladninger og under påvirkning ultraviolette stråler Når de udsættes for sollys, dannes der små mængder af andre gasser i luften. Deres hygiejniske værdi er relativt lille.

* Partialtrykket af en gas i en blanding af gasser er det tryk, som en given gas ville producere, hvis den optog hele blandingens volumen.

Betydningen af ​​vejrtrækning

Vejrtrækning er en vital proces med konstant udveksling af gasser mellem kroppen og dens omgivelser. ydre miljø. I processen med at trække vejret absorberer en person ilt fra miljøet og frigiver kuldioxid.

Næsten alle komplekse reaktioner af transformation af stoffer i kroppen kræver deltagelse af ilt. Uden ilt er stofskiftet umuligt, og en konstant tilførsel af ilt er nødvendig for at bevare liv. I celler og væv dannes der som følge af stofskiftet kuldioxid, som skal fjernes fra kroppen. Ophobningen af ​​betydelige mængder kuldioxid inde i kroppen er farlig. Kuldioxid føres med blodet til åndedrætsorganerne og udåndes. Ilt, der kommer ind i åndedrætsorganerne under indånding, diffunderer ind i blodet og afgives til organer og væv af blodet.

Der er ingen reserver af ilt i menneske- og dyrekroppen, og derfor er dens kontinuerlige tilførsel til kroppen en vital nødvendighed. Hvis en person i nødvendige tilfælde kan leve uden mad i mere end en måned, uden vand i op til 10 dage, sker der i fravær af ilt irreversible ændringer inden for 5-7 minutter.

Sammensætning af indåndet, udåndet og alveolær luft

Ved skiftevis indånding og udånding ventilerer en person lungerne og opretholder en relativt konstant gassammensætning i lungevesiklerne (alveolerne). En person indånder atmosfærisk luft med et højt indhold af ilt (20,9%) og et lavt indhold af kuldioxid (0,03%) og udånder luft, hvori der er 16,3% oxygen og 4% kuldioxid (tabel 8).

Sammensætningen af ​​alveolær luft adskiller sig væsentligt fra sammensætningen af ​​atmosfærisk, indåndet luft. Den indeholder mindre ilt (14,2%) og en stor mængde kuldioxid (5,2%).

Nitrogen og inaktive gasser, der udgør luften, deltager ikke i respirationen, og deres indhold i indåndet, udåndet og alveolær luft er næsten det samme.

Hvorfor indeholder udåndingsluft mere ilt end alveolær luft? Dette forklares med, at når du puster ud, blandes luft, der er i åndedrætsorganerne, i luftvejene, med den alveolære luft.

Partialtryk og spænding af gasser

I lungerne passerer ilt fra alveoleluften ind i blodet, og kuldioxid fra blodet kommer ind i lungerne. Overgangen af ​​gasser fra luft til væske og fra væske til luft sker på grund af forskellen i disse gassers partialtryk i luft og væske. Partialtryk er den del af det samlede tryk, der tegner sig for fraktionen af ​​en given gas i gasblanding. Jo højere procentdel af gas i blandingen, jo tilsvarende højere er dens partialtryk. Atmosfærisk luft er som bekendt en blanding af gasser. Atmosfærisk lufttryk 760 mm Hg. Kunst. Iltpartialtrykket i atmosfærisk luft er 20,94% af 760 mm, dvs. 159 mm; nitrogen - 79,03% af 760 mm, dvs. ca. 600 mm; Der er lidt kuldioxid i den atmosfæriske luft - 0,03%, derfor er dens partialtryk 0,03% af 760 mm - 0,2 mm Hg. Kunst.

For gasser opløst i en væske bruges udtrykket "spænding", svarende til udtrykket "partialtryk", der bruges om frie gasser. Gasspænding udtrykkes i de samme enheder som tryk (i mmHg). Hvis partialtrykket af gas ind miljø højere end spændingen af ​​denne gas i væsken, så opløses gassen i væsken.

Iltpartialtrykket i alveoleluften er 100-105 mm Hg. Art., og i blodet, der strømmer til lungerne, er iltspændingen i gennemsnit 60 mm Hg. Art. derfor i lungerne passerer ilt fra alveoleluften ind i blodet.

Bevægelsen af ​​gasser sker i henhold til diffusionslovene, hvorefter gas spredes fra et medium med højt partialtryk til et medium med lavere tryk.

Gasudveksling i lungerne

Overgangen af ​​ilt fra den alveolære luft til blodet i lungerne og strømmen af ​​kuldioxid fra blodet ind i lungerne overholder lovene beskrevet ovenfor.

Takket være arbejdet fra den store russiske fysiolog Ivan Mikhailovich Sechenov blev det muligt at studere gassammensætningen af ​​blodet og betingelserne for gasudveksling i lunger og væv.

Gasudveksling i lungerne sker mellem alveolær luft og blod ved diffusion. Lungernes alveoler er sammenflettet med et tæt netværk af kapillærer. Væggene i alveolerne og kapillærerne er meget tynde, hvilket letter indtrængning af gasser fra lungerne ind i blodet og omvendt. Gasudveksling afhænger af størrelsen af ​​overfladen, gennem hvilken gasser diffunderer, og forskellen i partialtryk (spænding) af de diffuserende gasser. Med en dyb indånding strækker alveolerne sig, og deres overflade når 100-105 m2. Overfladearealet af kapillærerne i lungerne er også stort. Der er, og en tilstrækkelig, forskel mellem partialtrykket af gasser i alveolærluften og spændingen af ​​disse gasser i det venøse blod (tabel 9).

Af tabel 9 følger, at forskellen mellem spændingen af ​​gasser i det venøse blod og deres partialtryk i alveoleluften er 110 - 40 = 70 mm Hg for ilt. Art., og for kuldioxid 47 - 40 = 7 mm Hg. Kunst.

Eksperimentelt var det muligt at fastslå det med en forskel i iltspænding på 1 mm Hg. Kunst. hos en voksen i hvile kan 25-60 ml ilt komme ind i blodet på 1 minut. En person i hvile har brug for cirka 25-30 ml ilt pr. minut. Derfor en ilttrykforskel på 70 mmHg. st, tilstrækkeligt til at forsyne kroppen med ilt kl forskellige forhold hans aktiviteter: under fysisk arbejde, sportsøvelser mv.

Diffusionshastigheden af ​​kuldioxid fra blodet er 25 gange større end for oxygen, derfor med en trykforskel på 7 mm Hg. Art., kuldioxid har tid til at blive frigivet fra blodet.

Overførsel af gasser med blod

Blod transporterer ilt og kuldioxid. I blod, som i enhver væske, kan gasser være i to tilstande: fysisk opløst og kemisk bundet. Både ilt og kuldioxid er meget lille mængde opløses i blodplasma. Det meste ilt og kuldioxid transporteres i kemisk bundet form.

Den vigtigste bærer af ilt er hæmoglobin i blodet. 1 g hæmoglobin binder 1,34 ml ilt. Hæmoglobin har evnen til at kombinere med ilt og danne oxyhæmoglobin. Jo højere partialtrykket af ilt er, jo mere oxyhæmoglobin dannes. I alveoleluften er partialtrykket af ilt 100-110 mm Hg. Kunst. Under sådanne forhold binder 97% af blodets hæmoglobin til ilt. Blod bringer ilt til væv i form af oxyhæmoglobin. Her er partialtrykket af ilt lavt, og oxyhæmoglobin - en skrøbelig forbindelse - frigiver ilt, som bruges af vævene. Bindingen af ​​oxygen af ​​hæmoglobin påvirkes også af kuldioxidspændingen. Kuldioxid reducerer hæmoglobins evne til at binde ilt og fremmer dissociationen af ​​oxyhæmoglobin. Stigende temperatur reducerer også hæmoglobins evne til at binde ilt. Det er kendt, at temperaturen i vævene er højere end i lungerne. Alle disse forhold hjælper med at dissociere oxyhæmoglobin, som et resultat af hvilket blodet frigiver den ilt, der frigives fra den kemiske forbindelse, ind i vævsvæsken.

Hæmoglobins egenskab til at binde ilt er afgørende for kroppen. Nogle gange dør mennesker af mangel på ilt i kroppen, omgivet af det meste ren luft. Dette kan ske for en person, der befinder sig i forhold lavt blodtryk(i store højder), hvor den tynde atmosfære har et meget lavt partialtryk af ilt. 15. april 1875 ballon Zenit, som havde tre ballonfarter om bord, nåede en højde på 8000 m. Da ballonen landede, var der kun én person tilbage. Dødsårsagen var et kraftigt fald i partialtrykket af ilt i stor højde. I store højder (7-8 km) nærmer arterielt blod i sin gassammensætning venøst ​​blod; alle væv i kroppen begynder at opleve en akut mangel på ilt, hvilket fører til alvorlige konsekvenser. Klatring til højder over 5000 m kræver normalt brug af specielle iltapparater.

Med særlig træning kan kroppen tilpasse sig det lave iltindhold i den atmosfæriske luft. En trænet persons vejrtrækning bliver dybere, antallet af røde blodlegemer i blodet stiger på grund af deres øgede dannelse i de hæmatopoietiske organer og deres forsyning fra bloddepotet. Derudover øges hjertesammentrækninger, hvilket fører til en stigning i minutblodvolumen.

Trykkamre er meget brugt til træning.

Kuldioxid transporteres af blodet i form af kemiske forbindelser - natrium- og kaliumbicarbonater. Bindingen af ​​kuldioxid og dens frigivelse til blodet afhænger af dets spændinger i væv og blod.

Derudover er blodhæmoglobin involveret i overførslen af ​​kuldioxid. I vævskapillærer kommer hæmoglobin ind kemisk forbindelse med kuldioxid. I lungerne nedbrydes denne forbindelse for at frigive kuldioxid. Omkring 25-30% af kuldioxiden, der frigives i lungerne, bæres af hæmoglobin.

Strukturen og sammensætningen af ​​Jordens atmosfære, må det siges, var ikke altid konstante værdier på et eller andet tidspunkt i udviklingen af ​​vores planet. I dag er den lodrette struktur af dette element, som har en samlet "tykkelse" på 1,5-2,0 tusinde km, repræsenteret af flere hovedlag, herunder:

1. Troposfæren.
2. Tropopause.
3. Stratosfæren.
4. Stratopause.
5. Mesosfære og mesopause.
6. Termosfære.
7. Exosfære.

Grundlæggende elementer af atmosfære

Troposfæren er et lag, hvor der observeres stærke lodrette og vandrette bevægelser, det er her vejr, sedimentære fænomener, klimatiske forhold. Den strækker sig 7-8 kilometer fra planetens overflade næsten overalt, med undtagelse af polarområderne (op til 15 km der). I troposfæren er der et gradvist fald i temperaturen, cirka med 6,4 ° C for hver kilometers højde. Denne indikator kan variere for forskellige breddegrader og årstider.

Sammensætningen af ​​jordens atmosfære i denne del er repræsenteret af følgende elementer og deres procenter:

Nitrogen - omkring 78 procent;

Ilt - næsten 21 procent;

Argon - omkring en procent;

Kuldioxid - mindre end 0,05%.

Enkeltsammensætning op til en højde på 90 kilometer

Derudover kan du finde støv, vanddråber, vanddamp, forbrændingsprodukter, iskrystaller, havsalt, en masse aerosolpartikler osv. Denne sammensætning af Jordens atmosfære observeres op til cirka halvfems kilometers højde, så luften er omtrent den samme i kemisk sammensætning, ikke kun i troposfæren, men også i de overliggende lag. Men dér er atmosfæren fundamentalt anderledes fysiske egenskaber. Det lag, der har en generel kemisk sammensætning, kaldes homosfæren.

Hvilke andre grundstoffer udgør Jordens atmosfære? I procent (volumenmæssigt i tør luft) gasser såsom krypton (ca. 1,14 x 10 -4), xenon (8,7 x 10 -7), hydrogen (5,0 x 10 -5), methan (ca. 1,7 x 10 -5) er repræsenteret her 4), dinitrogenoxid (5,0 x 10 -5) osv. Som en masseprocent er de fleste af de anførte komponenter lattergas og brint, efterfulgt af helium, krypton osv.

Fysiske egenskaber af forskellige atmosfæriske lag

Troposfærens fysiske egenskaber er tæt forbundet med dens nærhed til planetens overflade. Herfra ledes reflekteret solvarme i form af infrarøde stråler tilbage opad, hvilket involverer lednings- og konvektionsprocesser. Derfor falder temperaturen med afstanden fra jordens overflade. Dette fænomen observeres op til stratosfærens højde (11-17 kilometer), derefter bliver temperaturen næsten uændret op til 34-35 km, og så stiger temperaturen igen til højder på 50 kilometer (stratosfærens øvre grænse) . Mellem stratosfæren og troposfæren er der en tynd mellemlag tropopause (op til 1-2 km), hvor konstante temperaturer observeres over ækvator - omkring minus 70 ° C og derunder. Over polerne "varmes" tropopausen op om sommeren til minus 45°C om vinteren, temperaturerne her svinger omkring -65°C.

Gassammensætningen af ​​Jordens atmosfære omfatter et så vigtigt element som ozon. Der er relativt lidt af det ved overfladen (ti til minus sjette potens af en procent), da gassen dannes under påvirkning solstråler fra atomart oxygen i de øvre dele af atmosfæren. Især er der mest ozon i en højde af omkring 25 km, og hele "ozonskærmen" er placeret i områder fra 7-8 km ved polerne, fra 18 km ved ækvator og op til halvtreds kilometer i alt over planetens overflade.

Atmosfæren beskytter mod solstråling

Sammensætningen af ​​luften i Jordens atmosfære spiller en meget vigtig rolle i at bevare liv, da individuelle kemiske elementer og kompositionerne begrænser adgangen med succes solstråling til jordens overflade og de mennesker, dyr og planter, der lever på den. For eksempel absorberer vanddampmolekyler effektivt næsten alle områder af infrarød stråling, med undtagelse af længder i området fra 8 til 13 mikron. Ozon absorberer ultraviolet stråling op til en bølgelængde på 3100 A. Uden dets tynde lag (kun 3 mm i gennemsnit, hvis det placeres på planetens overflade), kun vand i en dybde på mere end 10 meter og underjordiske huler, hvor solstråling ikke rækkevidde kan bebos.

Nul Celsius ved stratopausen

Mellem de næste to niveauer af atmosfæren, stratosfæren og mesosfæren, er der et bemærkelsesværdigt lag - stratopausen. Det svarer tilnærmelsesvis til højden af ​​ozonmaksima og temperaturen her er forholdsvis behagelig for mennesker - omkring 0°C. Over stratopausen, i mesosfæren (starter et sted i en højde af 50 km og slutter i en højde af 80-90 km), observeres et temperaturfald igen med stigende afstand fra jordens overflade (til minus 70-80 ° C) ). Meteorer brænder normalt helt op i mesosfæren.

I termosfæren - plus 2000 K!

Den kemiske sammensætning af jordens atmosfære i termosfæren (begynder efter mesopausen fra højder på ca. 85-90 til 800 km) bestemmer muligheden for et sådant fænomen som gradvis opvarmning af lag af meget forkælet "luft" under påvirkning solstråling. I denne del af planetens "lufttæppe" varierer temperaturerne fra 200 til 2000 K, som opnås på grund af ionisering af ilt (over 300 km er der atomær ilt), såvel som rekombinationen af ​​iltatomer til molekyler , ledsaget af udgivelsen store mængder varme. Termosfæren er hvor nordlys opstår.

Over termosfæren er exosfæren - det ydre lag af atmosfæren, hvorfra lette og hurtigt bevægende brintatomer kan undslippe ind i plads. Den kemiske sammensætning af Jordens atmosfære her repræsenteres for det meste af individuelle oxygenatomer i de nederste lag, heliumatomer i de mellemste lag og næsten udelukkende brintatomer i de øvre lag. Her dominerer de høje temperaturer- omkring 3000 K og der er intet atmosfærisk tryk.

Hvordan blev jordens atmosfære dannet?

Men som nævnt ovenfor havde planeten ikke altid en sådan atmosfærisk sammensætning. I alt er der tre begreber om oprindelsen af ​​dette element. Den første hypotese antyder, at atmosfæren blev taget gennem processen med tilvækst fra en protoplanetarisk sky. Men i dag er denne teori genstand for betydelig kritik, da en sådan primær atmosfære burde være blevet ødelagt af sol-"vinden" fra en stjerne i vores planetsystem. Derudover antages det, at flygtige elementer ikke kunne tilbageholdes i dannelseszonen for jordiske planeter på grund af for høje temperaturer.

Sammensætningen af ​​Jordens primære atmosfære, som den anden hypotese antyder, kunne være blevet dannet på grund af det aktive bombardement af overfladen af ​​asteroider og kometer, der ankom fra det omkringliggende område solsystem i de tidlige udviklingsstadier. Det er ret svært at bekræfte eller afkræfte dette koncept.

Eksperiment på Institut for Geografi RAS

Den mest plausible synes at være den tredje hypotese, som mener, at atmosfæren opstod som et resultat af frigivelsen af ​​gasser fra kappen jordskorpen for cirka 4 milliarder år siden. Dette koncept blev testet på Institut for Geografi ved Det Russiske Videnskabsakademi under et eksperiment kaldet "Tsarev 2", da en prøve af et stof af meteorisk oprindelse blev opvarmet i et vakuum. Derefter blev frigivelsen af ​​gasser som H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 osv. registreret. Derfor antog videnskabsmænd med rette, at den kemiske sammensætning af Jordens primære atmosfære omfattede vand og kuldioxid, hydrogenfluorid (. HF) damp, carbonmonoxid(CO), svovlbrinte (H 2 S), nitrogenforbindelser, brint, metan (CH 4), ammoniakdamp (NH 3), argon osv. Vanddamp fra den primære atmosfære deltog i dannelsen af ​​hydrosfæren, kuldioxid optrådte i højere grad i bundet tilstand i organiske stoffer og klipper, kvælstof passerede ind i sammensætningen af ​​moderne luft, og også igen til sedimentære bjergarter og organisk stof.

Sammensætningen af ​​Jordens primære atmosfære ville ikke have tilladt moderne mennesker at være i den uden åndedrætsværn, da der dengang ikke var ilt i de nødvendige mængder. Dette grundstof dukkede op i betydelige mængder for halvanden milliard år siden, menes at være i forbindelse med udviklingen af ​​fotosynteseprocessen i blågrønne og andre alger, som er de ældste indbyggere på vores planet.

Minimum ilt

At sammensætningen af ​​Jordens atmosfære i starten var næsten iltfri, indikeres af, at let oxideret, men ikke oxideret grafit (kulstof) findes i de ældste (katarkæiske) bjergarter. Efterfølgende den såkaldte banded jernmalm, som omfattede lag af berigede jernoxider, hvilket betyder udseendet på planeten af ​​en kraftig kilde til ilt i molekylær form. Men disse grundstoffer blev kun fundet periodisk (måske dukkede de samme alger eller andre iltproducenter op på små øer i en anoksisk ørken), mens resten af ​​verden var anaerob. Sidstnævnte understøttes af det faktum, at let oxideret pyrit blev fundet i form af småsten behandlet af strømmen uden spor kemiske reaktioner. Da strømmende vand ikke kan beluftes dårligt, har den opfattelse udviklet sig, at atmosfæren før Kambrium indeholdt mindre end én procent af iltsammensætningen i dag.

Revolutionerende ændring i luftsammensætning

Omtrent midt i Proterozoikum (1,8 milliarder år siden) indtraf "iltrevolutionen", da verden skiftede til aerob respiration, hvorunder fra ét molekyle næringsstof(glukose) kan du få 38, og ikke to (som med anaerob respiration) energienheder. Sammensætningen af ​​Jordens atmosfære, hvad angår oxygen, begyndte at overstige en procent af den moderne og begyndte at opstå ozonlag, beskytter organismer mod stråling. Det var fra hende, at for eksempel så gamle dyr som trilobitter "gemte sig" under tykke skaller. Fra da og indtil vores tid steg indholdet af det vigtigste "respiratoriske" element gradvist og langsomt, hvilket sikrede mangfoldigheden af ​​udvikling af livsformer på planeten.