องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศและมลพิษ

องค์ประกอบอากาศในชั้นบรรยากาศ หรือบรรยากาศถูกกำหนดโดยสัดส่วนของก๊าซต่าง ๆ ที่มีอยู่ในนั้นซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตลอดประวัติศาสตร์ของโลก บรรยากาศของดาวเคราะห์ในการก่อตัวส่วนใหญ่ประกอบด้วยเอช₂ และก๊าซอื่น ๆ เช่น CO₂ และเอช₂O. ประมาณ 4,400 ล้านปีที่แล้วองค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศอุดมไปด้วย CO₂.

ด้วยการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลกการสะสมของมีเธนเกิดขึ้น (CH₄) ในชั้นบรรยากาศตั้งแต่สิ่งมีชีวิตแรกคือเมธาโนเจน ต่อมาสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงปรากฏขึ้นซึ่งทำให้อากาศในบรรยากาศของ O ดีขึ้น₂.

วันนี้องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศสามารถแบ่งออกเป็นสองชั้นขนาดใหญ่ซึ่งแตกต่างกันในองค์ประกอบทางเคมีของพวกเขา homosphere และ heterosphere.

บ้านเกิดตั้งอยู่ห่างจากระดับน้ำทะเล 80 ถึง 100 กม. และประกอบด้วยไนโตรเจน (78%), ออกซิเจน (21%), อาร์กอน (น้อยกว่า 1%), คาร์บอนไดออกไซด์, โอโซน, ฮีเลียม, ไฮโดรเจนและมีเทน ในบรรดาองค์ประกอบอื่น ๆ มีสัดส่วนน้อยมาก.

heterosfera ประกอบด้วยก๊าซที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและตั้งอยู่เหนือระดับความสูง 100 กม. ชั้นแรกแสดง N₂ โมเลกุล, O อะตอมที่สอง, ฮีเลียมที่สามและอันสุดท้ายเกิดขึ้นจากไฮโดรเจนอะตอม (H).

ดัชนี

• 1 ประวัติ
  • 1.1 กรีกโบราณ
  • 1.2 การค้นพบองค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศ
• 2 ลักษณะ
  • 2.1 แหล่งกำเนิด
  • 2.2 โครงสร้าง
• 3 องค์ประกอบของอากาศบรรยากาศดั้งเดิม
  • 3.1 การสะสมของ CO2
  • 3.2 ต้นกำเนิดของชีวิตการสะสมของมีเธน (CH4) และการลดลงของ CO2
  • 3.3 เหตุการณ์ออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม (การสะสมของ O2)
  • 3.4 ไนโตรเจนในบรรยากาศและบทบาทของมันในการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต
• 4 องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศ
  • 4.1 Homosphere
  • 4.2 Heterosphere
• 5 อ้างอิง

ประวัติศาสตร์

การศึกษาเกี่ยวกับอากาศในบรรยากาศเริ่มขึ้นเมื่อหลายพันปีก่อน ในขณะที่อารยธรรมดั้งเดิมค้นพบไฟพวกเขาเริ่มมีความคิดเกี่ยวกับการมีอยู่ของอากาศ.

กรีกโบราณ

ในช่วงเวลานี้พวกเขาเริ่มวิเคราะห์ว่าอากาศคืออะไรและทำหน้าที่อะไรได้บ้าง ตัวอย่างเช่นAnaxímades de Mileto (588 a.C. -524 a.C. ) พิจารณาว่าอากาศเป็นพื้นฐานสำหรับชีวิตเนื่องจากมนุษย์เป็นอาหารขององค์ประกอบนี้.

ในอีกทางหนึ่งEmpédocles de Acragas (495 a.C. -435 a.C. ) พิจารณาว่ามีองค์ประกอบพื้นฐานสี่ประการสำหรับชีวิต: น้ำดินไฟและอากาศ.

อริสโตเติล (384 a.C. -322 a.C. ) พิจารณาว่าอากาศเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต.

การค้นพบองค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศ

ในปี ค.ศ. 1773 คาร์ล Scheele นักเคมีชาวสวีเดนค้นพบว่าอากาศประกอบด้วยไนโตรเจนและออกซิเจน (อากาศร้อน) ต่อมาในปีพ. ศ. 2317 British Priestley Joseph ได้พิจารณาว่าอากาศประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่างและหนึ่งในนั้นจำเป็นต่อชีวิต.

ในปี 1776 ชาวฝรั่งเศส Antoine Lavoisier เรียกว่าออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่เขาแยกได้จากการสลายตัวทางความร้อนของปรอทออกไซด์.

ในปี 1804 นักธรรมชาติวิทยา Alexander von Humboldt และนักเคมีชาวฝรั่งเศส Gay-Lussac ได้วิเคราะห์อากาศที่มาจากส่วนต่าง ๆ ของโลก นักวิจัยระบุว่าอากาศในบรรยากาศมีองค์ประกอบคงที่.

จนกระทั่งเมื่อปลายศตวรรษที่สิบเก้าและต้นศตวรรษที่ยี่สิบเมื่อมีการค้นพบก๊าซอื่นที่เป็นส่วนหนึ่งของอากาศในบรรยากาศ ในบรรดาเหล่านี้เรามีอาร์กอนในปี 1894 จากนั้นฮีเลียมในปี 1895 และก๊าซอื่น ๆ (นีออน, อาร์กอนและซีนอน) ในปี 1898.

คุณสมบัติ

อากาศในชั้นบรรยากาศยังเป็นที่รู้จักกันในนามบรรยากาศและเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ปกคลุมโลก.

แหล่ง

ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชั้นบรรยากาศของโลก มีการพิจารณาว่าหลังจากแยกตัวจากดวงอาทิตย์ดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกล้อมรอบด้วยซองก๊าซที่ร้อนมาก.

ก๊าซเหล่านี้อาจจะถูกย่อและมาจากดวงอาทิตย์ซึ่งประกอบด้วยเอช₂. ก๊าซอื่น ๆ อาจเป็น CO₂ และเอช₂หรือปล่อยออกมาจากกิจกรรมภูเขาไฟที่รุนแรง.

มันเสนอว่าส่วนหนึ่งของก๊าซในปัจจุบันเย็นตัวข้นและก่อให้เกิดมหาสมุทร ก๊าซอื่น ๆ ยังคงก่อตัวบรรยากาศและอื่น ๆ ถูกเก็บไว้ในหิน.

โครงสร้าง

บรรยากาศถูกสร้างขึ้นโดยชั้นศูนย์กลางที่แตกต่างกันคั่นด้วยโซนเปลี่ยนผ่าน ขีด จำกัด สูงสุดของเลเยอร์นี้ไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจนและผู้เขียนบางคนวางไว้เหนือ 10,000 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเล.

แรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงและวิธีการที่ก๊าซถูกบีบอัดมีอิทธิพลต่อการกระจายตัวของมันบนพื้นผิวโลก ดังนั้นสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดของมวลรวมของมัน (ประมาณ 99%) ตั้งอยู่ใน 40 กิโลเมตรแรกเหนือระดับน้ำทะเล.

ระดับบรรยากาศหรือชั้นต่าง ๆ ของอากาศมีองค์ประกอบทางเคมีและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ตามการจัดเรียงในแนวตั้งของมันจากที่ใกล้ที่สุดไปยังไกลที่สุดจากพื้นผิวโลกชั้นต่าง ๆ ดังต่อไปนี้เป็นที่รู้จักกัน: Troposphere, Stratosphere, Mesosphere, Thermosphere และ Exosphere.

ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมีของอากาศในชั้นบรรยากาศมีการกำหนดสองชั้น: homosphere และ heterosphere.

homosphere

มันตั้งอยู่ในช่วง 80-100 กม. แรกเหนือระดับน้ำทะเลและองค์ประกอบของก๊าซในอากาศเป็นเนื้อเดียวกัน ในที่นี้ตั้งอยู่ในเขตโทรโพสเฟียร์สตราโตสเฟียร์และ mesosphere.

heterosphere

มันอยู่เหนือ 100 กิโลเมตรและมีลักษณะเนื่องจากองค์ประกอบของก๊าซที่มีอยู่ในอากาศเป็นตัวแปร มันเกิดขึ้นพร้อมกับเทอร์โมสเฟียร์ องค์ประกอบของก๊าซแตกต่างกันไปในระดับความสูงที่แตกต่างกัน.

องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศดั้งเดิม

หลังจากการก่อตัวของโลกประมาณ 4.500 ล้านปีก่อนก๊าซที่ก่อตัวขึ้นในอากาศเริ่มสะสม ก๊าซส่วนใหญ่มาจากเสื้อคลุมของโลกเช่นเดียวกับผลกระทบกับดาวเคราะห์ (รวมของสสารที่เกิดจากดาวเคราะห์).

การสะสมของ CO₂

กิจกรรมภูเขาไฟที่ยิ่งใหญ่บนโลกเริ่มปล่อยก๊าซหลายชนิดสู่ชั้นบรรยากาศเช่น N₂, CO₂ และเอช₂O. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เริ่มสะสมตั้งแต่กระบวนการคาร์บอเนต (กระบวนการตรึงคาร์บอน)₂ บรรยากาศในรูปของคาร์บอเนต) หายาก.

ปัจจัยที่มีผลต่อการตรึงคาร์บอนมอนอกไซด์₂ ในเวลานี้พวกเขามีฝนตกน้อยมากและพื้นที่ทวีปลดลง.

ต้นกำเนิดของชีวิตการสะสมก๊าซมีเทน (CH₄) และการลดลงของ CO₂

สิ่งมีชีวิตแรกที่ปรากฏบนดาวเคราะห์ใช้ CO₂ และเอช₂ เพื่อทำการหายใจ สิ่งมีชีวิตแรกเหล่านี้เป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนและมีเทน (พวกมันผลิตมีเทนจำนวนมาก).

มีเทนสะสมในอากาศในบรรยากาศเพราะการสลายตัวของมันนั้นช้ามาก มันสลายตัวโดยโฟโตไลซิสและในบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจนกระบวนการนี้อาจใช้เวลานานถึง 10,000 ปี.

ตามบันทึกทางธรณีวิทยาประมาณ 3,500 ล้านปีก่อนมีการลดลงของ CO₂ ในบรรยากาศซึ่งสัมพันธ์กับ CH CHE₄ ทวีความรุนแรงมากฝนตก.

เหตุการณ์ออกซิเดชันที่ดี (การสะสมของ O₂)

มีการพิจารณาว่าประมาณ 2,400 ล้านปีที่ผ่านมาปริมาณของ O₂ บนโลกมันถึงระดับที่สำคัญในอากาศบรรยากาศ การสะสมขององค์ประกอบนี้มีความเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง.

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่ช่วยให้โมเลกุลอินทรีย์สามารถสังเคราะห์จากโมเลกุลอนินทรีย์อื่น ๆ ต่อหน้าแสง ในช่วงที่เกิดขึ้น O จะถูกปล่อยออกมา₂ เป็นผลิตภัณฑ์รอง.

อัตราการสังเคราะห์แสงสูงที่ผลิตโดยไซยาโนแบคทีเรีย (สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงครั้งแรก) ได้เปลี่ยนองค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศ O จำนวนมาก₂ ที่ถูกปล่อยกลับสู่ชั้นบรรยากาศมากขึ้นและออกซิไดซ์.

O ระดับสูงเหล่านี้₂ มีอิทธิพลต่อการสะสมของ CH₄, เนื่องจากมันเร่งกระบวนการโฟโตไลซิสของสารนี้ โดยการลดมีเธนอย่างมากในชั้นบรรยากาศอุณหภูมิของโลกก็ลดลงและเกิดเป็นยุคน้ำแข็ง.

ผลสำคัญอีกประการหนึ่งของการสะสม O₂ บนโลกมันคือการก่อตัวของชั้นโอโซน ต₂ การแตกตัวของชั้นบรรยากาศโดยผลของแสงและก่อให้เกิดสองอนุภาคของออกซิเจนอะตอม.

ออกซิเจนอะตอมรวมตัวกันใหม่ด้วย O₂ โมเลกุลและรูปแบบ O₃ (โอโซน) ชั้นโอโซนก่อตัวเป็นเกราะป้องกันรังสีอุลตร้าไวโอเลตทำให้สามารถพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลก.

ไนโตรเจนในบรรยากาศและบทบาทในต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิต

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากจำเป็นสำหรับการสร้างโปรตีนและกรดนิวคลีอิก อย่างไรก็ตาม N₂ สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ไม่สามารถใช้บรรยากาศได้โดยตรง.

การตรึงไนโตรเจนสามารถเป็นสิ่งมีชีวิตหรือสิ่งมีชีวิต ประกอบด้วยการรวมกันของ N₂ กับ O₂ หรือเอช₂ เพื่อสร้างแอมโมเนียไนเตรตหรือไนไตรต์.

เนื้อหาของ N₂ ในอากาศบรรยากาศพวกเขายังคงคงที่มากหรือน้อยในชั้นบรรยากาศของโลก ในช่วงเวลาที่สะสม CO₂, ยังไม่มีการตรึง₂ มันเป็นยาปฏิชีวนะโดยการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากการแยกตัวทางแสงของโมเลกุล H₂O และ CO₂ นั่นคือที่มาของ O₂.

เมื่อการลดลงเกิดขึ้นในระดับ CO₂ ในชั้นบรรยากาศอัตราการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ลดลงอย่างมาก มีการพิจารณาว่าในช่วงเวลานี้เส้นทางการไบโอติกแรกของการตรึงของ N ถูกสร้างขึ้น₂.

องค์ประกอบของอากาศในอากาศในปัจจุบัน

อากาศในชั้นบรรยากาศเกิดจากการรวมกันของก๊าซและองค์ประกอบที่ค่อนข้างซับซ้อนอื่น ๆ องค์ประกอบของมันได้รับผลกระทบส่วนใหญ่จากระดับความสูง.

homosphere

ได้มีการพิจารณาแล้วว่าองค์ประกอบทางเคมีของอากาศแห้งในบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลค่อนข้างคงที่ ไนโตรเจนและออกซิเจนทำขึ้นประมาณ 99% ของมวลและปริมาตรของ homosphere.

ไนโตรเจนในบรรยากาศ (N₂) มีสัดส่วน 78% ในขณะที่ออกซิเจนคิดเป็น 21% ของอากาศ องค์ประกอบที่มีมากที่สุดถัดไปของอากาศในชั้นบรรยากาศคืออาร์กอน (Ar) ซึ่งครอบครองน้อยกว่า 1% ของปริมาตรทั้งหมด.

มีองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งแม้ว่าพวกเขาจะอยู่ในสัดส่วนที่น้อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) มีสัดส่วน 0.035% และไอน้ำสามารถเปลี่ยนแปลงได้ระหว่าง 1 ถึง 4% ขึ้นอยู่กับภูมิภาค.

โอโซน (O₃) พบในสัดส่วน 0.003% แต่มันก็เป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับการคุ้มครองสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ในสัดส่วนเดียวกันนี้เราพบก๊าซมีตระกูลหลายชนิดเช่นนีออน (Ne) คริปทอน (Kr) และซีนอน (Xe).

นอกจากนี้ยังมีไฮโดรเจนอยู่ด้วย (H₂), ไนตรัสออกไซด์และมีเทน (CH.)₄) ในปริมาณที่น้อยมาก.

อีกองค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบของอากาศในชั้นบรรยากาศคือน้ำของเหลวที่มีอยู่ในเมฆ ในทำนองเดียวกันเราพบองค์ประกอบที่เป็นของแข็งเช่นสปอร์เกสร, ขี้เถ้า, เกลือ, จุลินทรีย์และผลึกน้ำแข็งขนาดเล็ก.

heterosphere

ในระดับนี้ระดับความสูงจะกำหนดประเภทของก๊าซที่โดดเด่นในอากาศในชั้นบรรยากาศ ก๊าซทั้งหมดเป็นแสง (น้ำหนักโมเลกุลต่ำ) และจัดเป็นสี่ชั้นที่แตกต่างกัน.

เป็นที่ชื่นชมว่าเมื่อความสูงเพิ่มขึ้นก๊าซที่มีมากที่สุดจะมีมวลอะตอมต่ำกว่า.

ระหว่างความสูง 100 ถึง 200 กม. มีความอุดมสมบูรณ์ของไนโตรเจนโมเลกุล (N₂) น้ำหนักของโมเลกุลนี้คือ 28.013 g / mol.

ชั้นที่สองของ heterosfera เป็นไปตามอะตอม O และตั้งอยู่ระหว่าง 200 และ 1,000 กม. ในระดับของทะเล อะตอม O มีมวล 15,999 หนักน้อยกว่า N₂.

ต่อมาเราพบชั้นฮีเลียมระหว่าง 1,000 ถึง 3,500 กม. ฮีเลียมมีมวลอะตอมเท่ากับ 4.00226.

ชั้นสุดท้ายของเฮเทอร์สเฟียร์ประกอบด้วยไฮโดรเจนอะตอม (H) ก๊าซนี้มีน้ำหนักเบาที่สุดในตารางธาตุมีมวลอะตอมเท่ากับ 1.007.

การอ้างอิง

1. Katz M (2011) วัสดุและวัตถุดิบอากาศ คู่มือการสอนบทที่ 2 สถาบันการศึกษาเทคโนโลยีแห่งชาติกระทรวงศึกษาธิการ บัวโนสไอเรส อาร์เจนตินา 75 หน้า
2. พระสงฆ์ PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบบรรยากาศ - คุณภาพอากาศในระดับโลกและระดับภูมิภาค สภาพแวดล้อมในบรรยากาศ 43: 5268-5350.
3. Pla-García J และ C Menor-Salván (2017) องค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศดั้งเดิมของดาวเคราะห์โลก คติ 113: 16-26.
4. Rohli R และ Vega A (2015) สภาพอากาศ รุ่นที่สาม Jones และ Bartlett Learning นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา 451 หน้า.
5. Saha K (2011) บรรยากาศของโลกฟิสิกส์และการเปลี่ยนแปลง Springer-Verlag เบอร์ลิน, ประเทศเยอรมัน 3767 หน้า.