Quali gas ci sono nell'aria? Di cosa è fatta l'aria? Composizione e proprietà

Ossigeno nell'atmosfera

Composizione dell'atmosfera terrestre

L'atmosfera terrestre è una miscela di molti gas. La maggior parte è azoto: il 77%, il buon vecchio ossigeno ne aggiunge un altro 21%, il restante 2% è costituito da una miscela di gas in tracce: argon, anidride carbonica, elio, neon, cripton, xeno, protossido di azoto, monossido di carbonio e altri. . L'atmosfera contiene anche vapore acqueo in concentrazioni variabili. Il nostro gas preferito è l'ossigeno, poiché grazie a questo gas viviamo.

I bambini prematuri i cui polmoni non sono ben sviluppati vengono talvolta posti in bombole di ossigeno, nelle quali il bambino respira una miscela con un maggiore contenuto di ossigeno. Invece del consueto 21%, la concentrazione di ossigeno in un contenitore di questo tipo raggiunge il 30-40%. Se un bambino ha gravi problemi respiratori, respira ossigeno puro per evitare danni alle cellule cerebrali.

Pericoli di eccesso di ossigeno e ossidazione

L’eccesso di ossigeno è pericoloso quanto la sua mancanza. Una grande quantità di ossigeno nella miscela di gas e la sua alta concentrazione nel sangue possono distruggere le cellule del tessuto oculare del bambino e causare la perdita della vista. Questo fatto sottolinea la duplice natura dell'ossigeno. Per vivere dobbiamo inalare ossigeno, ma l'ossigeno stesso è un veleno per gli organismi viventi. Quando l'ossigeno nell'aria reagisce con altri elementi come idrogeno e carbonio, si verifica una reazione chiamata ossidazione. L'ossidazione distrugge le molecole organiche che costituiscono la base della vita. A temperature normali, l'ossigeno reagisce lentamente con gli altri elementi e il calore generato è così insignificante che non lo percepiamo.

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Temperatura e ossidazione

Tuttavia, le reazioni di ossidazione accelerano rapidamente con l'aumentare della temperatura. Accendi un fiammifero sulla scatola. L'attrito tra la testa del fiammifero e la striscia abrasiva sulla scatola riscalda la testa del fiammifero. La reazione di ossidazione in questo caso procede rapidamente e il fiammifero prende rapidamente fuoco. Vedi la luce e senti il ​​calore rilasciato durante la reazione di ossidazione. Nel nostro corpo l’ossidazione non è così drammatica. I globuli rossi assorbono l'ossigeno dall'aria nei polmoni e lo trasportano in tutto il corpo. L'ossigeno nelle cellule viventi, in condizioni rigorosamente controllate, ossida il cibo che mangiamo molto più lentamente e con la stessa temperatura di un fiammifero bruciato. Questa ossidazione scompone il cibo, rilasciando energia e producendo acqua e anidride carbonica. L'anidride carbonica viene trasportata nei polmoni con il sangue e fuoriesce nell'atmosfera con l'aria espirata.

Fatto interessante: Le pagine dei libri ingialliscono perché si ossidano, ovvero bruciano lentamente.

Respirare abbastanza ossigeno è una necessità assoluta della vita. L'incendio può essere spento con una spessa coperta, interrompendo l'apporto di ossigeno al fuoco. Possiamo soffocare se per qualche motivo non inaliamo ossigeno per più di cinque minuti. Il livello ideale di ossigeno nella miscela di gas inalata è del 21%, ovvero quello che abbiamo nell'atmosfera. Ma anche in questo caso, l’ossigeno rivela spesso il suo carattere feroce. Ad esempio, l'erba secca può prendere fuoco da una scintilla. L'equilibrio tra ossigeno e altri gas è mantenuto in natura dai cicli vitali di piante e animali.

L'aria è necessaria a tutti gli organismi viventi: gli animali per respirare e le piante per nutrirsi. Inoltre, l'aria protegge la Terra dalle dannose radiazioni ultraviolette del sole. I componenti principali dell'aria sono l'azoto e l'ossigeno. L'aria contiene anche piccole miscele di gas nobili, anidride carbonica e una certa quantità di particelle solide: fuliggine e polvere. Tutti gli animali hanno bisogno di aria per respirare. Circa il 21% dell'aria è ossigeno. Una molecola di ossigeno (O2) è costituita da due ossigeni legati.

Composizione dell'aria

La percentuale dei diversi gas presenti nell'aria varia leggermente a seconda del luogo, del periodo dell'anno e del giorno. L'azoto e l'ossigeno sono i componenti principali dell'aria. L'1% dell'aria è costituito da gas nobili, anidride carbonica, vapore acqueo e sostanze inquinanti come il biossido di azoto. I gas contenuti nell'aria possono essere separati da distillazione frazionata. L'aria viene raffreddata fino a quando i gas passano allo stato liquido (vedi articolo “”). Successivamente, la miscela liquida viene riscaldata. Ogni liquido ha il proprio punto di ebollizione e i gas formati durante l'ebollizione possono essere raccolti separatamente. L'ossigeno, l'azoto e l'anidride carbonica si muovono costantemente dall'aria verso l'aria e vi ritornano, vale a dire si verifica un ciclo. Gli animali inalano ossigeno dall'aria ed espirano anidride carbonica.

Ossigeno

Azoto

Più del 78% dell'aria è costituito da azoto. Anche le proteine ​​da cui sono costituiti gli organismi viventi contengono azoto. La principale applicazione industriale dell'azoto è produzione di ammoniaca necessari per i fertilizzanti. A questo scopo, l'azoto viene combinato con. L'azoto viene pompato negli imballaggi di carne o pesce, perché... a contatto con l'aria ordinaria, i prodotti si ossidano e si deteriorano.Gli organi umani destinati al trapianto vengono conservati nell'azoto liquido perché freddo e chimicamente inerte. Una molecola di azoto (N2) è costituita da due atomi di azoto legati.

gas nobili

I gas nobili sono 6 dell'8° gruppo. Sono estremamente chimicamente inerti. Solo loro esistono sotto forma di singoli atomi che non formano molecole. A causa della loro passività, alcuni di essi vengono utilizzati per riempire le lampade. Lo xeno non viene praticamente utilizzato dall'uomo, ma l'argon viene pompato nelle lampadine e le lampade fluorescenti sono riempite con krypton. Il neon lampeggia in rosso-arancione quando è carico elettricamente. Viene utilizzato nei lampioni al sodio e nelle lampade al neon. Il radon è radioattivo. Si forma dal decadimento del radio metallico. La scienza non conosce alcun composto dell'elio e l'elio è considerato completamente inerte. La sua densità è 7 volte inferiore a quella dell'aria, motivo per cui i dirigibili ne sono pieni. I palloncini riempiti di elio sono dotati di attrezzature scientifiche e lanciati nell'atmosfera superiore.

Effetto serra

Questo è il nome dell'aumento attualmente osservato del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera e del conseguente aumento il riscaldamento globale, cioè. aumento delle temperature medie annuali in tutto il mondo. L’anidride carbonica impedisce al calore di lasciare la Terra, proprio come il vetro mantiene alte temperature all’interno di una serra. Poiché c’è più anidride carbonica nell’aria, più calore viene intrappolato nell’atmosfera. Anche un leggero riscaldamento provoca l’innalzamento del livello del mare, il cambiamento dei venti e lo scioglimento di parte del ghiaccio ai poli. Gli scienziati ritengono che se i livelli di anidride carbonica aumentassero altrettanto rapidamente, in 50 anni la temperatura media potrebbe aumentare da 1,5°C a 4°C.

Atmosfera(dal greco atmos - vapore e spharia - palla) - il guscio d'aria della Terra, che ruota con esso. Lo sviluppo dell'atmosfera era strettamente correlato ai processi geologici e geochimici che si verificano sul nostro pianeta, nonché alle attività degli organismi viventi.

Il confine inferiore dell'atmosfera coincide con la superficie della Terra, poiché l'aria penetra nei pori più piccoli del suolo e si dissolve anche nell'acqua.

Il confine superiore ad un'altitudine di 2000-3000 km passa gradualmente nello spazio.

Grazie all'atmosfera, che contiene ossigeno, la vita sulla Terra è possibile. L'ossigeno atmosferico viene utilizzato nel processo di respirazione di esseri umani, animali e piante.

Se non ci fosse l’atmosfera, la Terra sarebbe silenziosa come la Luna. Dopotutto, il suono è la vibrazione delle particelle d'aria. Il colore blu del cielo è spiegato dal fatto che i raggi del sole, attraversando l'atmosfera, come attraverso una lente, vengono scomposti nei colori che li compongono. In questo caso, i raggi dei colori blu e blu sono maggiormente dispersi.

L'atmosfera intrappola la maggior parte della radiazione ultravioletta del sole, che ha un effetto dannoso sugli organismi viventi. Inoltre trattiene il calore vicino alla superficie terrestre, impedendo al nostro pianeta di raffreddarsi.

La struttura dell'atmosfera

Nell'atmosfera si possono distinguere diversi strati, di diversa densità (Fig. 1).

Troposfera

Troposfera- lo strato più basso dell'atmosfera, il cui spessore sopra i poli è di 8-10 km, alle latitudini temperate - 10-12 km e sopra l'equatore - 16-18 km.

Riso. 1. La struttura dell'atmosfera terrestre

L'aria nella troposfera viene riscaldata dalla superficie terrestre, cioè dalla terra e dall'acqua. Pertanto, la temperatura dell'aria in questo strato diminuisce con l'altezza in media di 0,6 °C ogni 100 m, mentre al limite superiore della troposfera raggiunge i -55 °C. Allo stesso tempo, nella regione dell'equatore, al limite superiore della troposfera, la temperatura dell'aria è di -70 °C, e nella regione del Polo Nord di -65 °C.

Circa l'80% della massa dell'atmosfera è concentrata nella troposfera, quasi tutto il vapore acqueo si trova, si verificano temporali, tempeste, nuvole e precipitazioni e si verifica il movimento dell'aria verticale (convezione) e orizzontale (vento).

Possiamo dire che il tempo si forma principalmente nella troposfera.

Stratosfera

Stratosfera- uno strato dell'atmosfera situato sopra la troposfera ad un'altitudine compresa tra 8 e 50 km. Il colore del cielo in questo strato appare viola, il che si spiega con la magrezza dell'aria, grazie alla quale i raggi del sole non sono quasi dispersi.

La stratosfera contiene il 20% della massa dell'atmosfera. L'aria in questo strato è rarefatta, praticamente non c'è vapore acqueo e quindi non si formano quasi nuvole e precipitazioni. Tuttavia, nella stratosfera si osservano correnti d'aria stabili, la cui velocità raggiunge i 300 km/h.

Questo strato è concentrato ozono(schermo dell'ozono, ozonosfera), uno strato che assorbe i raggi ultravioletti, impedendo loro di raggiungere la Terra e proteggendo così gli organismi viventi sul nostro pianeta. Grazie all'ozono, la temperatura dell'aria al limite superiore della stratosfera varia da -50 a 4-55 °C.

Tra la mesosfera e la stratosfera c'è una zona di transizione: la stratopausa.

Mesosfera

Mesosfera- uno strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine di 50-80 km. La densità dell'aria qui è 200 volte inferiore a quella della superficie terrestre. Il colore del cielo nella mesosfera appare nero e le stelle sono visibili durante il giorno. La temperatura dell'aria scende a -75 (-90)°C.

Ad un'altitudine di 80 km inizia termosfera. La temperatura dell'aria in questo strato sale bruscamente fino a un'altezza di 250 m, per poi diventare costante: a 150 km di altitudine raggiunge i 220-240 ° C; ad un'altitudine di 500-600 km supera i 1500 °C.

Nella mesosfera e nella termosfera, sotto l'influenza dei raggi cosmici, le molecole di gas si disintegrano in particelle di atomi cariche (ionizzate), quindi questa parte dell'atmosfera è chiamata ionosfera- uno strato di aria molto rarefatta, situato ad un'altitudine compresa tra 50 e 1000 km, costituito principalmente da atomi di ossigeno ionizzato, molecole di ossido di azoto ed elettroni liberi. Questo strato è caratterizzato da un'elevata elettrificazione e da esso vengono riflesse le onde radio lunghe e medie, come da uno specchio.

Nella ionosfera compaiono le aurore - il bagliore di gas rarefatti sotto l'influenza di particelle caricate elettricamente che volano dal Sole - e si osservano forti fluttuazioni nel campo magnetico.

Esosfera

Esosfera- lo strato esterno dell'atmosfera situato al di sopra dei 1000 km. Questo strato è anche chiamato sfera di dispersione, poiché le particelle di gas si muovono qui ad alta velocità e possono essere disperse nello spazio.

Composizione atmosferica

L'atmosfera è una miscela di gas composta da azoto (78,08%), ossigeno (20,95%), anidride carbonica (0,03%), argon (0,93%), una piccola quantità di elio, neon, xeno, kripton (0,01%), ozono e altri gas, ma il loro contenuto è trascurabile (Tabella 1). La composizione moderna dell'aria terrestre è stata stabilita più di cento milioni di anni fa, ma il forte aumento dell'attività produttiva umana ha comunque portato al suo cambiamento. Attualmente si registra un aumento del contenuto di CO 2 di circa il 10-12%.

I gas che compongono l'atmosfera svolgono vari ruoli funzionali. Tuttavia, il significato principale di questi gas è determinato principalmente dal fatto che assorbono fortemente l'energia radiante e quindi hanno un impatto significativo sul regime di temperatura della superficie terrestre e dell'atmosfera.

Tabella 1. Composizione chimica dell'aria atmosferica secca vicino alla superficie terrestre

	Concentrazione in volume. %	Peso molecolare, unità
Ossigeno
Diossido di carbonio
Ossido nitroso
	da 0 a 0,00001
Diossido di zolfo	da 0 a 0.000007 in estate; da 0 a 0.000002 in inverno
	Da 0 a 0,000002	46,0055/17,03061
Biossido di azog
Monossido di carbonio

Azoto, Il gas più comune nell'atmosfera, è chimicamente inattivo.

Ossigeno, a differenza dell'azoto, è un elemento chimicamente molto attivo. La funzione specifica dell'ossigeno è l'ossidazione della materia organica degli organismi eterotrofi, delle rocce e dei gas sottoossidati emessi nell'atmosfera dai vulcani. Senza ossigeno non ci sarebbe la decomposizione della materia organica morta.

Il ruolo dell’anidride carbonica nell’atmosfera è estremamente ampio. Entra nell'atmosfera a seguito di processi di combustione, respirazione di organismi viventi e decadimento ed è, prima di tutto, il principale materiale da costruzione per la creazione di materia organica durante la fotosintesi. Inoltre, di grande importanza è la capacità dell'anidride carbonica di trasmettere la radiazione solare a onde corte e di assorbire parte della radiazione termica a onde lunghe, che creerà il cosiddetto effetto serra, di cui parleremo di seguito.

Anche i processi atmosferici, in particolare il regime termico della stratosfera, ne sono influenzati ozono. Questo gas funge da assorbitore naturale della radiazione ultravioletta del sole e l'assorbimento della radiazione solare porta al riscaldamento dell'aria. I valori medi mensili del contenuto totale di ozono nell'atmosfera variano a seconda della latitudine e del periodo dell'anno nell'intervallo 0,23-0,52 cm (questo è lo spessore dello strato di ozono alla pressione e alla temperatura del suolo). Si osserva un aumento del contenuto di ozono dall'equatore ai poli e un ciclo annuale con un minimo autunnale e un massimo primaverile.

Una proprietà caratteristica dell'atmosfera è che il contenuto dei principali gas (azoto, ossigeno, argon) cambia leggermente con l'altitudine: a un'altitudine di 65 km nell'atmosfera il contenuto di azoto è dell'86%, ossigeno - 19, argon - 0,91 , ad un'altitudine di 95 km - azoto 77, ossigeno - 21,3, argon - 0,82%. La costanza della composizione dell'aria atmosferica verticalmente e orizzontalmente è mantenuta dalla sua miscelazione.

Oltre ai gas, l'aria contiene vapore acqueo E particelle solide. Questi ultimi possono avere origine sia naturale che artificiale (antropogenica). Si tratta di polline, minuscoli cristalli di sale, polvere stradale e impurità aerosol. Quando i raggi del sole penetrano dalla finestra, possono essere visti ad occhio nudo.

Ci sono soprattutto molte particelle di particolato nell'aria delle città e dei grandi centri industriali, dove agli aerosol si aggiungono le emissioni di gas nocivi e le loro impurità formate durante la combustione del carburante.

La concentrazione di aerosol nell'atmosfera determina la trasparenza dell'aria, che influenza la radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre. Gli aerosol più grandi sono i nuclei di condensazione (dal lat. condensazione- compattazione, ispessimento) - contribuiscono alla trasformazione del vapore acqueo in goccioline d'acqua.

L'importanza del vapore acqueo è determinata principalmente dal fatto che esso ritarda la radiazione termica a onde lunghe proveniente dalla superficie terrestre; rappresenta l'anello principale dei grandi e piccoli cicli di umidità; aumenta la temperatura dell'aria durante la condensazione dei letti ad acqua.

La quantità di vapore acqueo nell’atmosfera varia nel tempo e nello spazio. Pertanto, la concentrazione del vapore acqueo sulla superficie terrestre varia dal 3% ai tropici al 2-10 (15)% in Antartide.

Il contenuto medio di vapore acqueo nella colonna verticale dell'atmosfera alle latitudini temperate è di circa 1,6-1,7 cm (questo è lo spessore dello strato di vapore acqueo condensato). Le informazioni relative al vapore acqueo nei diversi strati dell'atmosfera sono contraddittorie. Si è ipotizzato, ad esempio, che nell'intervallo di altitudine compreso tra 20 e 30 km l'umidità specifica aumenti fortemente con l'altitudine. Tuttavia, misurazioni successive indicano una maggiore secchezza della stratosfera. A quanto pare, l'umidità specifica nella stratosfera dipende poco dall'altitudine ed è di 2-4 mg/kg.

La variabilità del contenuto di vapore acqueo nella troposfera è determinata dall'interazione dei processi di evaporazione, condensazione e trasporto orizzontale. Come risultato della condensazione del vapore acqueo, si formano le nuvole e le precipitazioni cadono sotto forma di pioggia, grandine e neve.

I processi di transizione di fase dell'acqua si verificano prevalentemente nella troposfera, motivo per cui le nubi nella stratosfera (ad altitudini di 20-30 km) e nella mesosfera (vicino alla mesopausa), chiamate perlescenti e argentate, si osservano relativamente raramente, mentre le nubi troposferiche spesso coprono circa il 50% dell'intera superficie terrestre.

La quantità di vapore acqueo che può essere contenuta nell'aria dipende dalla temperatura dell'aria.

1 m 3 di aria ad una temperatura di -20 ° C non può contenere più di 1 g di acqua; a 0 °C - non più di 5 g; a +10 °C - non più di 9 g; a +30 °C - non più di 30 g di acqua.

Conclusione: Maggiore è la temperatura dell'aria, maggiore è la quantità di vapore acqueo che può contenere.

L'aria potrebbe esserlo ricco E non saturo vapore acqueo. Quindi, se alla temperatura di +30 °C 1 m 3 di aria contiene 15 g di vapore acqueo, l'aria non è satura di vapore acqueo; se 30 g - saturo.

Umidità assolutaè la quantità di vapore acqueo contenuta in 1 m3 di aria. È espresso in grammi. Ad esempio, se dicono "l'umidità assoluta è 15", significa che 1 ml contiene 15 g di vapore acqueo.

Umidità relativa- questo è il rapporto (in percentuale) tra il contenuto effettivo di vapore acqueo in 1 m 3 di aria e la quantità di vapore acqueo che può essere contenuta in 1 m L ad una data temperatura. Ad esempio, se la radio trasmette un bollettino meteorologico secondo cui l'umidità relativa è del 70%, significa che l'aria contiene il 70% del vapore acqueo che può trattenere a quella temperatura.

Maggiore è l'umidità relativa, ad es. Quanto più l’aria è vicina allo stato di saturazione, tanto più probabile è la precipitazione.

Nella zona equatoriale si osserva un'umidità relativa dell'aria sempre elevata (fino al 90%), poiché la temperatura dell'aria rimane elevata durante tutto l'anno e si verifica una grande evaporazione dalla superficie degli oceani. L'umidità relativa è elevata anche nelle regioni polari, ma perché a basse temperature anche una piccola quantità di vapore acqueo rende l'aria satura o quasi satura. Alle latitudini temperate, l'umidità relativa varia con le stagioni: è più alta in inverno, più bassa in estate.

L'umidità relativa dell'aria nei deserti è particolarmente bassa: 1 m 1 d'aria contiene da due a tre volte meno vapore acqueo di quanto sia possibile a una determinata temperatura.

Per misurare l'umidità relativa si utilizza un igrometro (dal greco hygros - umido e meterco - misuro).

Una volta raffreddata, l'aria satura non può trattenere la stessa quantità di vapore acqueo; si addensa (condensa), trasformandosi in goccioline di nebbia. La nebbia può essere osservata in estate in una notte limpida e fresca.

Nuvole- questa è la stessa nebbia, solo che non si forma sulla superficie terrestre, ma ad una certa altezza. Quando l'aria sale, si raffredda e il vapore acqueo al suo interno si condensa. Le minuscole goccioline d'acqua risultanti formano le nuvole.

Coinvolge anche la formazione delle nuvole particolato sospeso nella troposfera.

Le nuvole possono avere forme diverse, che dipendono dalle condizioni della loro formazione (Tabella 14).

Le nuvole più basse e pesanti sono gli strati. Si trovano ad un'altitudine di 2 km dalla superficie terrestre. Ad un'altitudine compresa tra 2 e 8 km si possono osservare cumuli più pittoreschi. I più alti e leggeri sono i cirri. Si trovano ad un'altitudine compresa tra 8 e 18 km sopra la superficie terrestre.

Famiglie	Tipi di nuvole	Aspetto
A. Nubi in alta quota - sopra i 6 km	I. Cirro	Filiforme, fibroso, bianco
	II. Circocumulo	Strati e creste di piccoli fiocchi e riccioli, bianchi
	III. Cirrostrato	Velo biancastro trasparente
B. Nubi di medio livello - sopra i 2 km	IV. Altocumuli	Strati e creste di colore bianco e grigio
	V. Altostratificato	Velo liscio di colore grigio latte
B. Nubi basse - fino a 2 km	VI. Nimbostrato	Strato grigio solido e informe
	VII. Stratocumulo	Strati e creste non trasparenti di colore grigio
	VIII. Stratificato	Velo grigio non trasparente
D. Nuvole di sviluppo verticale - dal livello inferiore a quello superiore	IX. Cumulo	Le mazze e le cupole sono di un bianco brillante, con i bordi strappati dal vento
	X. Cumulonembo	Potenti masse cumuliformi di colore piombo scuro

Protezione atmosferica

Le fonti principali sono le imprese industriali e le automobili. Nelle grandi città il problema dell’inquinamento da gas sulle principali vie di trasporto è molto acuto. Ecco perché molte grandi città del mondo, compreso il nostro Paese, hanno introdotto il controllo ambientale della tossicità dei gas di scarico dei veicoli. Secondo gli esperti, il fumo e la polvere nell'aria possono ridurre della metà la fornitura di energia solare alla superficie terrestre, il che porterà a un cambiamento delle condizioni naturali.

L'aria atmosferica è una miscela di vari gas. Contiene componenti permanenti dell'atmosfera (ossigeno, azoto, anidride carbonica), gas inerti (argon, elio, neon, kripton, idrogeno, xeno, radon), piccole quantità di ozono, protossido di azoto, metano, iodio, vapore acqueo, come oltre che in quantità variabili, varie impurità di origine naturale e inquinamento derivante dalle attività produttive umane.

L'ossigeno (O2) è la parte più importante dell'aria per l'uomo. È necessario per l'attuazione dei processi ossidativi nel corpo. Nell'aria atmosferica, il contenuto di ossigeno è del 20,95%, nell'aria espirata da una persona - 15,4-16%. Riducerlo nell'aria atmosferica al 13-15% porta all'interruzione delle funzioni fisiologiche e al 7-8% porta alla morte.

L'azoto (N) è il componente principale dell'aria atmosferica. L'aria inalata ed espirata da una persona contiene approssimativamente la stessa quantità di azoto: 78,97-79,2%. Il ruolo biologico dell'azoto è principalmente quello di diluente dell'ossigeno, poiché la vita è impossibile nell'ossigeno puro. Quando il contenuto di azoto aumenta al 93%, si verifica la morte.

L'anidride carbonica (anidride carbonica), CO2, è un regolatore fisiologico della respirazione. Il contenuto nell'aria pulita è dello 0,03%, nell'espirazione umana - 3%.

Una diminuzione della concentrazione di CO2 nell'aria inalata non rappresenta un pericolo, perché il suo livello richiesto nel sangue è mantenuto da meccanismi regolatori dovuti al suo rilascio durante i processi metabolici.

Un aumento del contenuto di anidride carbonica nell'aria inalata allo 0,2% provoca malessere in una persona; al 3-4% si verifica uno stato di eccitazione, mal di testa, tinnito, palpitazioni, polso lento e all'8% si verifica un grave avvelenamento, perdita della coscienza e arriva la morte.

Recentemente, la concentrazione di anidride carbonica nell’aria delle città industriali è aumentata a causa dell’intenso inquinamento atmosferico causato dai prodotti della combustione dei carburanti. Un aumento della CO2 nell'aria atmosferica porta alla comparsa di nebbie tossiche nelle città e all'“effetto serra” associato alla ritenzione della radiazione termica proveniente dalla terra da parte dell'anidride carbonica.

Un aumento del contenuto di CO2 al di sopra della norma stabilita indica un generale deterioramento delle condizioni sanitarie dell'aria, poiché, insieme all'anidride carbonica, possono accumularsi altre sostanze tossiche, il regime di ionizzazione può peggiorare e la polvere e la contaminazione microbica possono aumentare.

Ozono (O3). La sua quantità principale si osserva a livello di 20-30 km dalla superficie terrestre. Gli strati superficiali dell'atmosfera contengono una quantità trascurabile di ozono, non superiore a 0,000001 mg/l. L'ozono protegge gli organismi viventi sulla terra dagli effetti dannosi delle radiazioni ultraviolette a onde corte e allo stesso tempo assorbe le radiazioni infrarosse a onde lunghe emanate dalla Terra, proteggendola dal raffreddamento eccessivo. L'ozono ha proprietà ossidanti, quindi nell'aria inquinata delle città la sua concentrazione è inferiore rispetto alle zone rurali. A questo proposito, l’ozono era considerato un indicatore della purezza dell’aria. Tuttavia, è stato recentemente stabilito che l'ozono si forma a seguito di reazioni fotochimiche durante la formazione dello smog, pertanto la rilevazione dell'ozono nell'aria atmosferica delle grandi città è considerata un indicatore del suo inquinamento.

I gas inerti non hanno un significato igienico e fisiologico pronunciato.

Le attività economiche e produttive umane sono una fonte di inquinamento atmosferico con varie impurità gassose e particelle sospese. L'aumento del contenuto di sostanze nocive nell'atmosfera e nell'aria interna ha un effetto negativo sul corpo umano. A questo proposito, il compito igienico più importante è standardizzare il loro contenuto consentito nell'aria.

Lo stato sanitario e igienico dell'aria viene solitamente valutato in base alle concentrazioni massime consentite (MPC) di sostanze nocive nell'aria dell'area di lavoro.

La concentrazione massima ammissibile di sostanze nocive nell'aria di un'area di lavoro è una concentrazione che, durante il lavoro quotidiano di 8 ore, ma non più di 41 ore settimanali, durante l'intero periodo lavorativo, non provoca malattie o alterazioni della salute delle generazioni presenti e successive. Vengono stabilite la media giornaliera e la concentrazione massima ammissibile una tantum (valida fino a 30 minuti nell'aria dell'area di lavoro). La concentrazione massima consentita per la stessa sostanza può essere diversa a seconda della durata della sua esposizione a una persona.

Nelle imprese alimentari, le principali cause di inquinamento atmosferico con sostanze nocive sono le interruzioni del processo tecnologico e le situazioni di emergenza (fognature, ventilazione, ecc.).

I rischi igienici nell’aria interna includono monossido di carbonio, ammoniaca, idrogeno solforato, anidride solforosa, polvere, ecc., nonché l’inquinamento atmosferico da parte di microrganismi.

Il monossido di carbonio (CO) è un gas inodore e incolore che entra nell'aria come prodotto della combustione incompleta di combustibili liquidi e solidi. Causa avvelenamento acuto ad una concentrazione nell'aria di 220-500 mg/m3 e avvelenamento cronico - con inalazione costante di una concentrazione di 20-30 mg/m3. La concentrazione media massima giornaliera di monossido di carbonio nell'aria atmosferica è di 1 mg/m3, nell'aria dell'area di lavoro - da 20 a 200 mg/m3 (a seconda della durata del lavoro).

L'anidride solforosa (S02) è l'impurità più comune nell'aria atmosferica, poiché lo zolfo è contenuto in vari tipi di carburante. Questo gas ha un effetto tossico generale e provoca malattie respiratorie. L'effetto irritante del gas si rileva quando la sua concentrazione nell'aria supera i 20 mg/m3. Nell'aria atmosferica, la concentrazione media massima giornaliera di anidride solforosa è di 0,05 mg/m3, nell'aria dell'area di lavoro - 10 mg/m3.

Solfuro di idrogeno (H2S) - entra solitamente nell'aria atmosferica con i rifiuti provenienti da stabilimenti chimici, raffinerie di petrolio e impianti metallurgici, e si forma anche e può inquinare l'aria interna a causa della decomposizione dei rifiuti alimentari e dei prodotti proteici. L'idrogeno solforato ha un effetto tossico generale e provoca disagio nell'uomo ad una concentrazione di 0,04-0,12 mg/m3, mentre una concentrazione superiore a 1000 mg/m3 può essere fatale. Nell'aria atmosferica, la concentrazione massima media giornaliera di idrogeno solforato è 0,008 mg/m3, nell'aria dell'area di lavoro - fino a 10 mg/m3.

Ammoniaca (NH3) - si accumula nell'aria degli spazi chiusi durante la decomposizione dei prodotti proteici, il malfunzionamento delle unità di refrigerazione con raffreddamento ad ammoniaca, durante i guasti alle fognature, ecc. È tossico per il corpo.

L'acroleina è un prodotto della decomposizione dei grassi durante il trattamento termico e può causare malattie allergiche in condizioni industriali. L'MPC nell'area di lavoro è 0,2 mg/m3.

Idrocarburi policiclici aromatici (IPA): è stata notata la loro connessione con lo sviluppo di neoplasie maligne. Il più comune e il più attivo è il 3-4-benzo(a)pirene, che viene rilasciato durante la combustione dei combustibili: carbone, petrolio, benzina, gas. La quantità massima di 3-4-benzo(a)pirene viene rilasciata quando si brucia il carbone, quella minima quando si brucia il gas. Negli impianti di trasformazione alimentare, una fonte di inquinamento atmosferico da IPA può essere l’uso a lungo termine di grassi surriscaldati. Il limite massimo medio giornaliero di concentrazione di idrocarburi ciclici aromatici nell'aria atmosferica non deve superare 0,001 mg/m3.

Impurità meccaniche: polvere, particelle di terreno, fumo, cenere, fuliggine. I livelli di polvere aumentano in caso di paesaggistica insufficiente, strade di accesso inadeguate, interruzione della raccolta e rimozione dei rifiuti di produzione, nonché violazione del regime di pulizia sanitaria (lavaggio a secco o con acqua irregolare, ecc.). Inoltre, la polverosità dei locali aumenta in caso di violazioni nella progettazione e nel funzionamento della ventilazione, soluzioni di pianificazione (ad esempio, con isolamento insufficiente della dispensa di verdure dai laboratori di produzione, ecc.).

L'impatto della polvere sull'uomo dipende dalla dimensione delle particelle di polvere e dal loro peso specifico. Le particelle di polvere più pericolose per l’uomo sono quelle di diametro inferiore a 1 micron, perché... penetrano facilmente nei polmoni e possono causare malattie croniche (pneumoconiosi). La polvere contenente miscele di composti chimici tossici ha un effetto tossico sul corpo.

La concentrazione massima consentita di fuliggine e fuliggine è rigorosamente standardizzata a causa del contenuto di idrocarburi cancerogeni (IPA): la concentrazione massima media giornaliera di fuliggine è 0,05 mg/m3.

Nelle pasticcerie ad alta potenza, l'aria può diventare polverosa di zucchero e polvere di farina. La polvere di farina sotto forma di aerosol può causare irritazione delle vie respiratorie e malattie allergiche. La concentrazione massima consentita di polvere di farina nell'area di lavoro non deve superare 6 mg/m3. Entro questi limiti (2-6 mg/m3) sono regolamentate le concentrazioni massime ammissibili di altri tipi di polveri vegetali contenenti non più dello 0,2% di composti di silicio.

Viene chiamata l'aria atmosferica che entra nei polmoni durante l'inalazione inalato per via aerea; aria rilasciata attraverso le vie respiratorie durante l'espirazione - espirato. L'aria espirata è una miscela di aria compilando alveoli, - aria alveolare- con aria localizzata nelle vie aeree (nella cavità nasale, laringe, trachea e bronchi). La composizione dell'aria inalata, espirata e alveolare in condizioni normali in una persona sana è abbastanza costante ed è determinata dalle seguenti figure (Tabella 3).

Queste cifre possono variare leggermente a seconda delle diverse condizioni (stato di riposo o di lavoro, ecc.). Ma in tutte le condizioni, l’aria alveolare differisce dall’aria inalata per un contenuto di ossigeno significativamente inferiore e un contenuto più elevato di anidride carbonica. Ciò si verifica a causa del fatto che negli alveoli polmonari l'ossigeno entra nel sangue dall'aria e l'anidride carbonica viene rilasciata indietro.

Scambio di gas nei polmoni a causa del fatto che in alveoli polmonari e sangue venoso che scorre ai polmoni, pressione di ossigeno e anidride carbonica diverso: la pressione dell'ossigeno negli alveoli è più alta che nel sangue e la pressione dell'anidride carbonica, al contrario, nel sangue è più alta che negli alveoli. Pertanto, nei polmoni avviene la transizione dell'ossigeno dall'aria al sangue e dell'anidride carbonica dal sangue all'aria. Questa transizione dei gas è spiegata da alcune leggi fisiche: se la pressione di un gas situato in un liquido e nell'aria circostante è diversa, il gas passa dal liquido all'aria e viceversa finché la pressione non viene equilibrata.

Tabella 3

In una miscela di gas, come l'aria, la pressione di ciascun gas è determinata dal contenuto percentuale di questo gas e viene chiamata pressione parziale(dalla parola latina pars - parte). Ad esempio, l'aria atmosferica esercita una pressione pari a 760 mmHg. Il contenuto di ossigeno nell'aria è del 20,94%. La pressione parziale dell'ossigeno atmosferico sarà pari al 20,94% della pressione totale dell'aria, ovvero 760 mm, e pari a 159 mm di mercurio. È stato stabilito che la pressione parziale dell'ossigeno nell'aria alveolare è 100-110 mm e nel sangue venoso e nei capillari polmonari è 40 mm. La pressione parziale dell'anidride carbonica è di 40 mm negli alveoli e di 47 mm nel sangue. La differenza nella pressione parziale tra il sangue e i gas atmosferici spiega lo scambio di gas nei polmoni. In questo processo, le cellule delle pareti degli alveoli polmonari e dei capillari sanguigni dei polmoni, attraverso i quali passano i gas, svolgono un ruolo attivo.