Kisik je največkrat povezan z ozračjem. Atmosfera je skafander planeta Zemlja. Če primerjamo, kaj je za človeka bolj pomembno za življenje na Zemlji, potem lahko poskusimo primerjati brez česa in kako dolgo človek ne more živeti. Torej lahko oseba živi brez hrane približno mesec dni; oseba lahko živi brez vode en teden; a brez zraka človek ne zdrži niti ure. Vendar se pri tem ne smemo zmotiti, saj so vse sestavine našega samostana za nas življenjskega pomena in brez njih je nemogoč ne le naš razvoj, ampak tudi življenje samo.
Od kod dobimo kisik?
Sama beseda atmosfera je grškega izvora in je sestavljena iz "atmos" - para in "sphaira" - krogla; je skafander za planet in je rezervoar kisika. Ta kemični element je nujna sestavina za nastanek redoks reakcij v telesu in poleg tega opravlja številne zaščitne funkcije.
Ozračje se razteza čez tisoč kilometrov; ja, tudi na taki višini se zaznajo sledi plinov, ki vstopajo v ozračje. To ni presenetljivo, saj se delovanje zemeljskega gravitacijskega polja razteza na 10 zemeljskih radijev, kar je približno 60.000 km.
Spomnimo se, da je ozračje sestavljeno iz petih glavnih sfer:
- Troposfera (0-10 km).
- Stratosfera (10-50 km).
- Mezosfera (50-100 km).
- Termosfera (100-800 km).
- Eksosfera (800-1100 km).
Vendar ta delitev ozračja ne odraža natančno njegove vsebine. Ionosfera se na primer imenuje plast ozračja, ki je obsevana na približno 80 km nadmorske višine in ima veliko število ionov in prostih elektronov.
Atmosfera je po vsej svoji dolžini bolj ali manj stabilna, saj je sestavljena iz plinastih produktov, ki v normalnih razmerah ne reagirajo. Ta mešanica se imenuje zrak. Zrak je večinoma sestavljen iz dušika (78 %), kisika (21 %) in argona (1 %). Znanstveniki so tudi ocenili, da je masa atmosfere našega planeta 5 * 1015 ton in seveda, da je njen glavni del "na dnu" zračnega petega oceana.
Ozračje pa ni edini vir zraka in predvsem kisika. Na primer, ogromne zaloge vode, ki vsako sekundo proizvedejo veliko izhlapevanja, povzročajo nihanje sestave zraka in posledično kisika. Gozdovi, ki jih pogosto imenujemo "pljuča" planeta, zagotavljajo znatno povečanje kisikove komponente ozračja. Človekova dejavnost ima pomembno vlogo pri oblikovanju sestave zraka in vsebnosti kisika v njem. Dejstvo, da je kisik prisoten v številnih snoveh v trdnem in tekočem stanju, nima velikega vpliva na vsebnost kisika v ozračju.
Pomembno dejstvo je tudi, da kisik v Zemljini atmosferi ni bil vedno prisoten – tam se je pojavil pred približno 2 milijardama let s pojavom prvih klorofilnih organizmov. Toda šele v zadnjih 20 milijonih let je koncentracija kisika v ozračju postala približno enaka, kot je zdaj.
Bi nam lahko zmanjkalo kisika?
Ali obstaja realna možnost popolnega izčrpanja kisika na Zemlji? Teoretično takšna možnost obstaja, vendar ni razloga za paniko.
Glavni "porabniki" kisika so zdaj splošno znani:
- Avto, ki prepotuje razdaljo 500 km, "poje" letno frekvenco dihanja osebe;
- Letalo, ki leti 10 tisoč km, porabi 30-50 ton kisika, kar je dnevna norma proizvodnje gozdne površine 15-20 tisoč hektarjev.
Raven porabe kisika na Zemlji je ogromna, a eksperimentalne meritve kažejo, da se količina atmosferskega kisika v zadnjih 100 letih ni zmanjšala. Izgubo kisika v atmosferi kompenzira vegetacija kopnega in oceanov, ki so doslej sposobni proizvesti približno 320 milijard ton prostega kisika. Vendar je treba zapomniti, da poraba kisika pri ljudeh narašča, populacija rastlin na zemlji pa hitro upada. Teh procesov še nihče ne nadzoruje.
Še vedno pa povečanje porabe kisika ne predstavlja tako velike grožnje kot letni izpusti v ozračje okoli milijarde ton kemičnih spojin ter več milijard ton trdih delcev in različnih aerosolov. Z drugimi besedami, ni pomanjkanje kisika, temveč presežek drugih snovi, ki se nenehno izpuščajo v ozračje, tisto, kar predstavlja glavno grožnjo dihanju atmosferskega zraka.
Kaj je ozon
Kot smo že omenili, se sestava plina spreminja iz ene plasti atmosfere v drugo. Kisik v bližini zemeljske površine obstaja v obliki dvoatomnih molekul, vendar v redkih plasteh atmosfere pod vplivom sončnega sevanja disociira na atome. Tako je nekje na nadmorski višini 40 km vsebnost atomskega kisika že znatna, na nadmorski višini 120-150 km pa molekul O2 praktično ni.
Na razmeroma kratki razdalji od zemeljske površine - približno 20-35 km, atomski kisik, ki je precej aktiven, tvori triatomske molekule ozona O3 z molekularnim kisikom. To je višina ozonske plasti Zemlje. Njegov pomen je, da ščiti zemeljsko površino z blokiranjem ultravijoličnih žarkov. Same molekule ozona so neprozorne za ultravijolično sevanje sonca in ga skoraj popolnoma absorbirajo. Po drugi strani pa ozonska plast zadrži približno petino infrardečega toplotnega sevanja zemeljskega površja in tako zagotavlja stabilen toplotni režim vsem živim bitjem.
Omeniti velja, da se je ozonska plast pojavila pred približno 500-400 milijoni let in od takrat se naravno ravnovesje življenja na Zemlji ohranja zahvaljujoč njej. Ozon predstavlja delce na milijon celotnega zraka na planetu, vendar je dovolj za vzdrževanje pogojev, primernih za življenje.
Glavni »sovražniki« oziroma uničevalci ozonske plasti so freoni, plinasta onesnaževala iz industrije hlajenja, proizvodnje parfumov in številnih drugih vej človekove dejavnosti. Glavni proizvajalci freonov so:
- Evropa – 40 %.
- ZDA – 35 %
- Japonska – 10 %
- CIS – 12%.
Vpliv freona v bližini površine je praktično odsoten, tukaj je inertni plin. Ko izhlapi in doseže ozonski plašč, pod vplivom sončnega sevanja v obliki ultravijoličnega sevanja postane atomski plin, nato pa reagira z ozonom. Klorov monoksid in molekularni kisik, ki nastaneta pri tej reakciji, ne delujeta kot absorberja ultravijoličnih žarkov in dosežeta Zemljo.
Ljudje že dolgo vedo za obstoj »ozonskih lukenj« in še vedno je težko kar koli reči o njihovem izvoru; zanesljivo pa je znano, da je na primer na Antarktiki v ozračju ne samo pol manj ozona, ampak je koncentracija klorovega monoksida tam več stokrat višja od običajne.
Kaj se dela
Razprava o kisiku in zlasti ozonu se nadaljuje. Dosedanji dosežki človeštva vključujejo podpis številnih protokolov: od Dunajske konvencije iz leta 1985 o zaščiti ozonske plasti s strani držav proizvajalk freona do nedavnega Kjotskega sporazuma iz leta 2009. Ta zadnji mednarodni sporazum je podpisalo 181 držav, ki predstavljajo več kot 61 % vseh svetovnih emisij.
Kar zadeva ukrepe za ohranjanje atmosfere in zlasti njegove ozonske plasti, lahko rečemo, da poteka precej aktivno delo za zmanjšanje emisij freona v ozračje (recikliranje uporabljenega freona, zamenjava freona s stisnjenim zrakom v aerosolnih embalažah itd.). .). Po drugi strani pa potekajo številne akcije za reševanje gozdov in preprečevanje onesnaževanja svetovnih oceanov, ki so že pridobili mednarodni status.
Pred samo 2,3 milijarde let zrak, ki obdaja Zemljo, ni vseboval nič kisika. Za primitivne oblike življenja tistega časa je bila ta okoliščina pravi dar.
Enocelične bakterije, ki so živele v prvobitnem oceanu, niso potrebovale kisika, da bi ohranile svoje vitalne funkcije. Nato se je nekaj zgodilo.
Kako se je kisik pojavil na Zemlji?
Znanstveniki verjamejo, da so se nekatere bakterije z razvojem »naučile« pridobivati vodik iz vode. Znano je, da je voda spojina vodika in kisika, zato je stranski produkt reakcije ekstrakcije vodika nastanek kisika, njegovo sproščanje v vodo in nato v ozračje.
Sčasoma so se nekateri organizmi prilagodili na življenje v ozračju z novim plinom. Telo je našlo način, kako izkoristiti uničujočo energijo kisika in jo uporabiti za nadzorovano razgradnjo hranil, pri čemer se sprosti energija, ki jo telo porabi za vzdrževanje vitalnih funkcij.
Sorodni materiali:
Zemljino središče in plašč
Ta način uporabe kisika imenujemo dihanje, ki ga uporabljamo vsak dan, tudi danes. Dihanje je način za zaščito pred nevarnostjo kisika: omogočilo je razvoj na Zemlji večjih organizmov - večceličnih, ki imajo že zapleteno strukturo. Konec koncev je s pojavom dihanja evolucija rodila človeka.
Od kod na Zemlji kisik?
V preteklih milijonih letih se je količina kisika na zemlji povečala z 0,2 odstotka na sedanjih 21 odstotkov atmosfere. Toda oceanske bakterije niso edine, ki so krive za povečanje kisika v ozračju. Znanstveniki menijo, da so bili še en vir kisika trki celin. Po njihovem mnenju so se med trkom in nato med poznejšim razhajanjem celin v ozračje sprostile velike količine kisika.
Sorodni materiali:
Skrivnosti Zemlje
kako Zaradi trkov in razhajanj celin so se ogromne sedimentne kamnine pogreznile na morsko dno in s seboj odnesle velike količine organske snovi. Če se to ne bi zgodilo, bi več kisika porabili za prebavo in oksidacijo teh organskih snovi. Ker so postali nedostopni za oksidacijo, je prišlo do neke vrste ekonomičnosti kisika, njegova količina v ozračju pa se je povečala.
Pobegniti od kisika
Nekateri organizmi so se uspeli prilagoditi in celo izkoristiti prisotnost kisika v ozračju. Vendar večina organizmov ni prenesla sprememb življenjskih razmer in je izumrla. Nekatere vrste živih bitij so se rešile tako, da so se pred kisikom skrile v globoke razpoke in druga osamljena mesta. Mnogi danes srečno živijo v koreninah stročnic, zajemajo dušik iz ozračja in ga uporabljajo za sintezo aminokislin (gradnikov beljakovin) v rastlinah.
Sorodni materiali:
Bi se lahko Zemlja upočasnila ali prenehala vrteti?
Bakterija botulizma je še en ubežnik kisika. Najdemo ga v mesu, ribah in rastlinah. Če med njihovo pripravo bacil botulizma ne uniči visoka temperatura med kuhanjem, potem se lahko intenzivno razmnožuje v konzervah, ki so pripravljene iz naštetih izdelkov.
To se zgodi, ker do pločevink ni dostopa zraka. Če uživate hrano, okuženo z bacili botulizma, lahko nevarno zbolite.
Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.
- Najstarejša bitja na Zemlji...
Vendar bi bilo pretiravanje reči, da je tempo zastrašujoč.
Po proučevanju zračnih mehurčkov, ki so bili več sto tisoč let ujeti v ledenikih Granlanda, so znanstveniki ugotovili, da je bilo v tem času v Zemljinem ozračju manj kisika. Hkrati skupina strokovnjakov pod vodstvom Daniela Stolperja z univerze Princeton še ne more z gotovostjo navesti razloga, zakaj je v 800 tisoč letih ozračje izgubilo več kisika, kot ga je pridobilo.
Raziskovalci poudarjajo, da se koncentracija kisika v zraku zmanjšuje zelo zmerno - v stotih tisočletjih od pleistocena se je zmanjšala le za 0,7 odstotka. Po besedah strokovnjakov so meritve izvajali sami, predvsem iz radovednosti, in niso mogli vnaprej predvideti, ali se je vsebnost kisika v zraku v tem času spremenila in če se, v katero smer. Meritev je pokazala ne najsvetlejši, a povsem jasen trend njegovega zmanjševanja, ugotavljajo raziskovalci.
Kot opozarjajo strokovnjaki, so bila v daljni preteklosti nihanja ravni kisika na našem planetu zelo pomembna. Pred nekaj milijardami let se domneva, da tega materiala v ozračju sploh ni bilo, potem pa so ga cianobakterije začele sproščati in s tem za vedno določile smer evolucije planeta. Kasneje so kisik začele proizvajati najrazličnejše rastline, še kasneje pa se je izkazalo, da je nujen za vzdrževanje življenja kompleksnih živali. Kisika ne porabljajo le živa bitja, ampak ga »zapravljamo« tudi pri preperevanju silikatnih kamnin. Prav tako po mnenju znanstvenikov približno vsako tisočletje vsem atomom O v ozračju uspe biti v molekulah vode in ponovno postati kisik.
Znanstveniki so zagotovili, da ne glede na resnične vzroke pojava, ki so ga odkrili, kisika na Zemlji zagotovo ne bo zmanjkalo v zelo bližnji prihodnosti. Kljub temu strokovnjaki dobljene rezultate ponavadi obravnavajo kot dodaten razlog za razmislek o tem, kako natančno na planet vplivajo človeška dejanja - danes ljudje porabijo tisočkrat več kisika kot prej, s čimer pospešujejo proces zmanjševanja njegove količine, ki ga že opažamo v naravi.
Znanstveniki prejšnjega stoletja so razširili svoje poglede na problem, povezan s kisikom. Po izračunih se je izkazalo, da če ne bomo zmanjšali stopnje onesnaženosti našega okolja, bo čez približno tri stoletja zmanjkalo kisika, ki ga dihamo, ljudje in živali pa se bodo preprosto zadušili. Ta konec sveta se lahko izkaže za resničnega, saj je ta problem precej dobro utemeljen tako z matematičnimi izračuni kot z logiko. Za zgorevanje samo ene tone goriva so potrebne tri tone kisika. Na kvadratni palec je 6,75 kilograma zraka; skupaj je Zemljin kisik težak 1.020.000.000.000 ton. Dovolj je za sežig goriva, ki tehta 340.000.000.000 ton. Človeštvo vsako leto pokuri približno 600.000.000 ton premoga, sežigajo se gozdovi, uporabljajo in sežigajo se naftni derivati in drugi gorljivi minerali. Če vse skupaj seštejete, pride približno 1.000.000.000 ton. Tudi na oko lahko ocenimo, da bo kisika pri tej hitrosti zmanjkalo zelo kmalu, čez približno 340 let. Lord Kelvin, slavni Američan in znanstvenik, je napovedal, da bo človek prenehal biti neodvisen od zraka. Prišel bo čas, ko se bo kisik shranjeval za prihodnjo uporabo s črpanjem v velike rezervoarje, vsaki družini pa bo dodeljen ravno toliko zraka, da bo telo lahko podpiralo samo vitalne funkcije. Ribiči biserov - tako bi lahko označili takšno družbo. Vdihnite zrak - in ne dihajte, dokler celice vaših organov ne porabijo vse do zadnje kapljice, ponovno vdihnite zrak - in spet pojdite pod vodo. V mrtvašnicah bodo med obdukcijo v bodoči družbi sklenili: smrt je nastopila zaradi kisikovega stradanja. Če ni denarja, potem ni zraka zate. To je žalosten konec sveta. A velja omeniti, da je bilo v začetku prejšnjega stoletja znanje znanstvenikov omejeno, niso še vedeli, da ima Zemlja sama tudi zaloge kisika, zato je bil problem nekoliko pretiran. Naša tehnologija je dosegla točko, ko lahko po potrebi začne proizvajati kisik.iz vode z elektrolizo. Nujna potreba po tem ne bo nastopila še dolgo, vendar pod enim pogojem, če naše alge, rastline, gozdovi proizvedejo plin, ki ga potrebujemo, v izobilju. Odrasel človek, če se ne ukvarja s težkim fizičnim delom, v letih porabi približno 300 kilogramov kisika. Tudi če uporabimo stare izračune in vzamemo za osnovo vsoto teže zraka tistih znanstvenikov, se izkaže, da bo razpoložljivi kisik brez njegovega ustvarjanja zadostoval za življenje 3.400.000.000.000 ljudi, medtem ko je v sedanjosti približno 6 milijard nas je.
Ni skrivnost, kako koristen je fitoplankton za okolje. Prav tako ima pomembno vlogo v ozračju. Navsezadnje mu dolgujemo sproščanje kisika v zrak. Poleg tega je na dnu prehranjevalne piramide in pravzaprav hrani celotno morje.
Znanstveniki so izračunali, da bo kisik v 80 letih popolnoma izginil. Osebje univerze v Michiganu je izračunalo, da bo leta 2100 fitoplankton, glavni vir kisika, dokončno prenehal obstajati. Razlog za to je globalno segrevanje.
Kot rezultat številnih analiz 130 vrst fitoplanktona je bilo ugotovljeno, da se fitoplankton bolje razmnožuje v vodah polarnega območja in morjih zmernih pasov. Ker je tam temperatura višja od letnega povprečja, kar je značilno za njen življenjski prostor.
Tropski plankton pa se, nasprotno, dobro razmnožuje pri povprečnih letnih temperaturah ali celo nižjih. Izkazalo se je, da bo prav tropski fitoplankton bolj občutljiv na globalno segrevanje.
Do zdaj se znanstveniki po vsem svetu ne zavedajo popolnoma, kako je fitoplankton porazdeljen po svetovnih vodah in kako se bo obnašal med globalnim segrevanjem.
Posledično bo v približno 80 letih po mnenju strokovnjakov tropski fitoplankton, ki predstavlja pomemben del Svetovnega oceana, potisnjen na poli ali pa bo popolnoma izumrl. V obeh primerih bi bila smrt fitoplanktona velik udarec za morske ekosisteme. Še vedno pa obstaja upanje, da se bo fitoplankton nekako prilagodil novim razmeram.
Znanstveniki težko rečejo, zakaj nekatere vrste planktona niso imele načinov, da bi se prilagodile novemu temperaturnemu režimu, še posebej, ker bi se severne vrste fitoplanktona morale dobro prilagoditi težkim razmeram. Poleg tega raziskovalci ne izključujejo možnosti, da so morske alge morda imele takšno priložnost, a so jo sčasoma porabili. To nam še vedno omogoča upanje, da se bo plankton še lahko prilagajal spreminjajočim se podnebnim razmeram. Naloga bližnje prihodnosti je namreč ugotoviti, s kakšno hitrostjo se bo fitoplankton prilagajal spremembam v naravi.
Zemljina atmosfera nima jasnih omejitev. Zunanje plasti segajo do nekaj tisoč kilometrov. vendar je 90 % njegove mase koncentrirane v 16-kilometrski površinski plasti.
Čeprav ni natančne geometrijske meje med atmosfero in vesoljem, jo je mogoče definirati fizično. Fizična meja ozračja je višina, na kateri je zrak še precej gost. registrirati vrstni red fizikalnih pojavov, povezanih z zemljo in njenim vesoljem.
Fizikalne lastnosti atmosfere so heterogene – ne le vertikalne; ampak tudi vodoravno. Z naraščanjem nadmorske višine se spreminjata sestava in količina njegovih drugih lastnosti in parametrov. V atmosferi je več razdelkov, kot je temperatura ločevanja.
Za osnovo je običajno vzeti povprečno spremembo temperature zraka z nadmorsko višino pri vzponu (r = - dT 1 dg). Glede na njihove različne predznake (temperaturne spremembe z nadmorsko višino, atmosferska sestava in prisotnost nabitih delcev) je atmosfera razdeljena na pet glavnih plasti, imenovanih polja. Med vsakim prehodom je tanka plast, imenovana prelomi. Njihova imena temeljijo na njihovi lokaciji; kako je troposfera nad tropopavzo itd.
Zrak, ki tvori zemeljsko atmosfero, je mešanica različnih plinov. Pline, ki med seboj kemično ne reagirajo, imenujemo mehanska zmes. Sestava zraka na površju zemlje je ugotovljena z večjo natančnostjo. Poleg glavnih plinov - zmesi dušika, kisika in argona, obstajajo tudi mehanske in druge plinaste primesi z veliko nižjimi koncentracijami. Sestava zraka na različnih nadmorskih višinah ni enaka.
Do nadmorske višine okoli 800 km v ozračju prevladujeta dušik in kisik. Več kot 400 km je začela naraščati vsebnost lahkih plinov - na začetku helija: nato pa vodika. 800 km nad ozračjem je v glavnem vodik.
Za čisti načrt se lahko domneva, da je do približno 200 km zraka; okolica je tanek in enoten premaz njihovih fizikalnih lastnosti. Ko se površinska gostota povečuje, se neenakomernost gostote zmanjšuje, kar vodi do neenakomerne porazdelitve atmosferske mase. Približno polovica mize je v plasteh do 5 km nad zemeljsko površino; na nadmorski višini 30 km je okoli 99 odstotkov vsebovan. Nad 35 km je atmosferska masa manjša od 1 %l. Kljub temu; Obstaja vrsta procesov in pojavov. ki nastanejo kot posledica neposredne izpostavljenosti sončnemu sevanju. Pravzaprav gre za vmesni produkt 1°/l, ki se odziva na sončno sevanje in ga prenaša v spodnje ozračje.
