Thành phần của không khí và các chất ô nhiễm trong khí quyển



các thành phần không khí trong khí quyển hoặc bầu khí quyển được xác định bởi tỷ lệ của các loại khí khác nhau có trong nó, chúng đã thay đổi liên tục trong suốt lịch sử Trái đất. Bầu khí quyển của hành tinh hình thành chủ yếu là H2 và các loại khí khác như CO2 và H2O. Khoảng 4.400 triệu năm trước, thành phần không khí trong khí quyển được làm giàu chủ yếu từ CO2.

Với sự xuất hiện của sự sống trên Trái đất, sự tích tụ khí mêtan đã xảy ra (CH4) trong khí quyển, vì các sinh vật đầu tiên là methanogens. Sau đó, các sinh vật quang hợp xuất hiện, làm phong phú không khí trong khí quyển của O2.

Thành phần của không khí trong khí quyển ngày nay có thể được chia thành hai lớp lớn, phân biệt thành phần hóa học của chúng; không gian đồng nhất và không gian.

Homosphere nằm ở độ cao từ 80 đến 100 km so với mực nước biển và bao gồm chủ yếu là nitơ (78%), oxy (21%), argon (dưới 1%), carbon dioxide, ozone, helium, hydro và methane. , trong số các yếu tố khác hiện diện với tỷ lệ rất nhỏ.

Heterosfera được cấu thành bởi các khí có trọng lượng phân tử thấp và nằm trên 100 km độ cao. Lớp đầu tiên trình bày N2 phân tử, nguyên tử thứ hai O, heli thứ ba và cuối cùng được hình thành bởi hydro nguyên tử (H).

Chỉ số

  • 1 Lịch sử
    • 1.1 Hy Lạp cổ đại
    • 1.2 Khám phá thành phần không khí trong khí quyển
  • 2 Đặc điểm
    • 2.1 Xuất xứ
    • 2.2 Cấu trúc
  • 3 Thành phần của không khí nguyên thủy
    • 3.1 Tích lũy CO2
    • 3.2 Nguồn gốc sự sống, sự tích tụ metan (CH4) và giảm CO2
    • 3.3 Sự kiện oxy hóa lớn (tích lũy O2)
    • 3.4 Nitơ khí quyển và vai trò của nó trong nguồn gốc sự sống
  • 4 Thành phần của không khí trong khí quyển hiện nay
    • 4.1 Không gian nội địa
    • 4.2 dị thể
  • 5 tài liệu tham khảo

Lịch sử

Các nghiên cứu về không khí trong khí quyển đã bắt đầu từ hàng ngàn năm trước. Vào thời điểm các nền văn minh nguyên thủy phát hiện ra lửa, họ bắt đầu có ý tưởng về sự tồn tại của không khí.

Hy Lạp cổ đại

Trong giai đoạn này, họ bắt đầu phân tích không khí là gì và chức năng của nó là gì. Ví dụ, Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) coi rằng không khí là nền tảng cho sự sống, vì các sinh vật được nuôi dưỡng bởi yếu tố này.

Mặt khác, Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) đã cân nhắc rằng có bốn yếu tố cơ bản cho sự sống: nước, đất, lửa và không khí..

Aristotle (384 a.C.-322 a.C.) cũng coi rằng không khí là một trong những yếu tố cần thiết cho sinh vật sống.

Khám phá thành phần không khí trong khí quyển

Năm 1773, nhà hóa học người Thụy Điển Carl Scheele đã phát hiện ra rằng không khí bao gồm nitơ và oxy (không khí nóng). Sau đó, vào năm 1774, Joseph Priestley người Anh đã xác định rằng không khí bao gồm một hỗn hợp các yếu tố và một trong số đó là thiết yếu cho cuộc sống.

Năm 1776, người Pháp Antoine Lavoisier gọi oxy là nguyên tố mà ông phân lập được từ sự phân hủy nhiệt của oxit thủy ngân.

Năm 1804, nhà tự nhiên học Alexander von Humboldt và nhà hóa học người Pháp Gay-Lussac đã phân tích không khí đến từ các phần khác nhau của hành tinh. Các nhà nghiên cứu xác định rằng không khí trong khí quyển có thành phần không đổi.

Mãi đến cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, khi các loại khí khác là một phần của không khí trong khí quyển được phát hiện. Trong số này, chúng ta có argon vào năm 1894, sau đó là helium năm 1895 và các loại khí khác (neon, argon và xenon) vào năm 1898.

Tính năng

Không khí trong khí quyển còn được gọi là khí quyển và là hỗn hợp khí bao phủ hành tinh Trái đất.

Nguồn gốc

Người ta biết rất ít về nguồn gốc của bầu khí quyển Trái đất. Nó được coi là sau khi tách khỏi mặt trời, hành tinh được bao quanh bởi một lớp khí rất nóng.

Những khí này có thể giảm và đến từ Mặt trời, bao gồm chủ yếu là H2. Các khí khác có lẽ là CO2 và H2Hoặc phát ra từ hoạt động núi lửa dữ dội.

Nó được đề xuất rằng một phần của khí hiện tại được làm mát, ngưng tụ và tạo ra các đại dương. Các khí khác vẫn hình thành bầu khí quyển và các khí khác được lưu trữ trong đá.

Cấu trúc

Bầu khí quyển được hình thành bởi các lớp đồng tâm khác nhau được ngăn cách bởi các vùng chuyển tiếp. Giới hạn trên của lớp này không được xác định rõ ràng và một số tác giả đặt nó trên 10.000 km so với mực nước biển.

Sức hấp dẫn của lực hấp dẫn và cách nén khí ảnh hưởng đến sự phân bố của nó trên bề mặt trái đất. Do đó, tỷ lệ lớn nhất trong tổng khối lượng của nó (khoảng 99%) nằm ở 40 km đầu tiên trên mực nước biển.

Các cấp hoặc các lớp khác nhau của không khí trong khí quyển có thành phần hóa học và nhiệt độ khác nhau. Theo sự sắp xếp theo chiều dọc của nó, từ nơi gần nhất đến xa nhất từ ​​bề mặt trái đất, các lớp sau đây được biết đến: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng đối lưu và ngoài vũ trụ.

Liên quan đến thành phần hóa học của không khí trong khí quyển, hai lớp được xác định: tầng quyển và tầng dị thể.

Không gian nhà

Nó nằm ở độ cao 80 - 100 km đầu tiên trên mực nước biển và thành phần khí trong không khí là đồng nhất. Trong đó nằm ở tầng đối lưu, tầng bình lưu và tầng trung lưu.

Không gian

Nó có mặt trên 100 km và được đặc trưng bởi vì thành phần của các khí có trong không khí là khác nhau. Nó trùng với tầng nhiệt. Thành phần của khí thay đổi ở các độ cao khác nhau.

Thành phần của không khí nguyên thủy

Sau khi Trái đất hình thành, khoảng 4.500 triệu năm trước, các khí hình thành nên không khí trong khí quyển bắt đầu tích tụ. Các khí chủ yếu đến từ lớp phủ của trái đất, cũng như từ tác động với các hành tinh (tập hợp của vật chất có nguồn gốc từ các hành tinh).

Tích lũy CO2

Hoạt động núi lửa vĩ đại trên hành tinh bắt đầu giải phóng nhiều loại khí khác nhau vào khí quyển, chẳng hạn như N2, CO2 và H2O. Carbon dioxide bắt đầu tích lũy, kể từ khi carbon hóa (quá trình cố định CO)2 khí quyển ở dạng cacbonat) khan hiếm.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cố định CO2 tại thời điểm này, chúng là những cơn mưa với cường độ rất thấp và một khu vực lục địa rất giảm.

Nguồn gốc của sự sống, sự tích tụ metan (CH4) và giảm CO2

Những sinh vật đầu tiên xuất hiện trên hành tinh đã sử dụng CO2 và H2 để thực hiện thở. Những sinh vật đầu tiên này là kỵ khí và methanogen (chúng tạo ra một lượng lớn khí mê-tan).

Khí metan tích lũy trong không khí trong khí quyển, vì sự phân hủy của nó rất chậm. Nó bị phân hủy bởi quá trình quang phân và trong một bầu không khí gần như không có oxy, quá trình này có thể mất tới 10.000 năm.

Theo một số ghi chép địa chất, khoảng 3.500 triệu năm trước đã có sự sụt giảm CO2 trong bầu khí quyển, có liên quan đến không khí giàu CH đó4 tăng cường những cơn mưa, ủng hộ cacbonat.

Sự kiện oxy hóa lớn (tích lũy O2)

Nó được coi là khoảng 2400 triệu năm trước số lượng O2 trên hành tinh nó đạt đến mức quan trọng trong không khí. Sự tích tụ của nguyên tố này có liên quan đến sự xuất hiện của các sinh vật quang hợp.

Quang hợp là một quá trình cho phép các phân tử hữu cơ được tổng hợp từ các phân tử vô cơ khác với sự hiện diện của ánh sáng. Trong thời gian xuất hiện, O được phát hành2 như một sản phẩm thứ cấp.

Tỷ lệ quang hợp cao được tạo ra bởi vi khuẩn lam (sinh vật quang hợp đầu tiên) đã thay đổi thành phần của không khí trong khí quyển. Một lượng lớn O2 được giải phóng, trở lại bầu khí quyển ngày càng oxy hóa.

Những mức độ cao của O2 ảnh hưởng đến sự tích lũy của CH4, kể từ khi nó tăng tốc quá trình quang phân của hợp chất này. Bằng cách giảm mạnh khí mêtan trong khí quyển, nhiệt độ của hành tinh giảm xuống và một kỷ băng hà xảy ra sau đó..

Một tác dụng quan trọng khác của sự tích lũy O2 trên hành tinh, đó là sự hình thành của tầng ozone. Ô2 khí quyển phân ly do tác dụng của ánh sáng và tạo thành hai hạt oxy nguyên tử.

Sự tái hợp oxy nguyên tử với O2 phân tử và tạo thành O3 (ozon). Tầng ozone tạo thành một hàng rào bảo vệ chống lại bức xạ cực tím, cho phép sự phát triển của sự sống trên bề mặt trái đất.

Nitơ khí quyển và vai trò của nó trong nguồn gốc sự sống

Nitơ là một thành phần thiết yếu của các sinh vật sống, vì nó cần thiết cho sự hình thành protein và axit nucleic. Tuy nhiên, N2 hầu hết các sinh vật không thể sử dụng trực tiếp.

Sự cố định của nitơ có thể là sinh học hoặc phi sinh học. Nó bao gồm sự kết hợp của N2 với O2 hoặc H2 tạo thành amoniac, nitrat hoặc nitrit.

Nội dung của N2 trong không khí trong khí quyển, chúng tồn tại ít nhiều không đổi trong bầu khí quyển của Trái đất. Trong thời gian tích lũy CO2, N cố định2 Về cơ bản, nó là phi sinh học, do sự hình thành của oxit nitơ, được hình thành bởi sự phân ly quang hóa của các phân tử H.2O và CO2 đó là nguồn gốc của chữ O2.

Khi mức giảm xảy ra CO2 trong khí quyển, tốc độ hình thành nitơ oxit giảm mạnh. Nó được coi là trong thời gian này, các tuyến cố định sinh học đầu tiên của N đã được bắt nguồn2.

Thành phần của không khí trong khí quyển hiện nay

Không khí trong khí quyển được hình thành bởi hỗn hợp khí và các nguyên tố khá phức tạp khác. Thành phần của nó bị ảnh hưởng chủ yếu bởi độ cao.

Không gian nhà

Người ta đã xác định rằng thành phần hóa học của không khí trong khí quyển khô ở mực nước biển là khá ổn định. Nitơ và oxy chiếm khoảng 99% khối lượng và thể tích của không gian đồng nhất.

Nitơ khí quyển (N2) chiếm tỷ lệ 78%, trong khi oxy chiếm 21% không khí. Yếu tố phong phú nhất tiếp theo của không khí trong khí quyển là argon (Ar), chiếm chưa đến 1% tổng khối lượng.

Có những yếu tố khác có tầm quan trọng lớn, ngay cả khi chúng có tỷ lệ nhỏ. Carbon dioxide (CO2) có mặt với tỷ lệ 0,035% và hơi nước có thể thay đổi từ 1 đến 4%, tùy theo khu vực.

Ozone (O3) được tìm thấy trong một tỷ lệ 0,003%, nhưng nó tạo thành một rào cản thiết yếu để bảo vệ chúng sinh. Cũng trong tỷ lệ tương tự này, chúng tôi tìm thấy một số loại khí quý như neon (Ne), krypton (Kr) và xenon (Xe).

Ngoài ra, còn có sự hiện diện của hydro (H2), oxit nitơ và metan (CH4) với số lượng rất nhỏ.

Một yếu tố khác là một phần của thành phần của không khí trong khí quyển là nước lỏng chứa trong các đám mây. Tương tự như vậy, chúng tôi tìm thấy các yếu tố rắn như bào tử, phấn hoa, tro, muối, vi sinh vật và tinh thể băng nhỏ..

Không gian

Ở cấp độ này, độ cao xác định loại khí chiếm ưu thế trong không khí trong khí quyển. Tất cả các khí đều nhẹ (trọng lượng phân tử thấp) và được tổ chức thành bốn lớp khác nhau.

Người ta đánh giá cao khi tăng chiều cao, các loại khí phong phú nhất có khối lượng nguyên tử thấp hơn.

Từ độ cao 100 đến 200 km, có rất nhiều nitơ phân tử (N2). Trọng lượng của phân tử này là 28,013 g / mol.

Lớp thứ hai của heterosfera được tuân thủ bởi nguyên tử O và nằm trong khoảng từ 200 đến 1000 km trên mực nước biển. Nguyên tử O có khối lượng 15.999, nặng hơn N2.

Sau đó, chúng tôi tìm thấy một lớp helium cao từ 1000 đến 3500 km. Helium có khối lượng nguyên tử 4,00226.

Lớp cuối cùng của tầng dị thể được cấu thành bởi hydro nguyên tử (H). Khí này là nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn, với khối lượng nguyên tử là 1,007.

Tài liệu tham khảo

  1. Katz M (2011) Vật liệu và nguyên liệu thô, Air. Hướng dẫn giáo khoa Chương 2. Viện Giáo dục Công nghệ Quốc gia, Bộ Giáo dục. Thủ đô Argentina 75 trang
  2. Tu sĩ PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Thay đổi thành phần khí quyển - chất lượng không khí toàn cầu và khu vực. Môi trường khí quyển 43: 5268-5350.
  3. Pla-García J và C Menor-Salván (2017) Thành phần hóa học của bầu khí quyển nguyên thủy của hành tinh Trái đất. Quim 113: 16-26.
  4. Rohli R và Vega A (2015) Khí hậu học. Phiên bản thứ ba. Jones và Bartlett Học tập. New York, Hoa Kỳ. 451 trang.
  5. Saha K (2011) Khí quyển Trái đất, vật lý và động lực học của nó. Springer-Verlag. Berlin, Đức.367 Trang.