Dom > Rośliny > Co unosi się w powietrze. Czym jest powietrze: nauka przyrodnicza dla dorosłych. Jaka jest struktura atmosfery?


Co unosi się w powietrze. Czym jest powietrze: nauka przyrodnicza dla dorosłych. Jaka jest struktura atmosfery?




Wszyscy doskonale wiemy, że żadne żywe stworzenie nie może żyć na ziemi bez powietrza. Powietrze jest niezbędne dla nas wszystkich. Każdy, od dzieci po dorosłych, wie, że bez powietrza nie da się przetrwać, ale nie każdy wie, czym jest powietrze i z czego się składa. Powietrze jest więc mieszaniną gazów, której nie można zobaczyć ani dotknąć, ale wszyscy doskonale wiemy, że jest wokół nas, chociaż praktycznie tego nie zauważamy. Prowadzenie badań o innym charakterze, w tym, jest możliwe w naszym laboratorium.

Powietrze czujemy tylko wtedy, gdy czujemy silny wiatr lub jesteśmy w pobliżu wentylatora. Z czego składa się powietrze, ale składa się z azotu i tlenu, a tylko niewielka część argonu, wody, wodoru i dwutlenku węgla. Jeśli weźmiemy pod uwagę skład powietrza w procentach, azot wynosi 78,08 procent, tlen 20,94%, argon 0,93 procent, dwutlenek węgla 0,04 procent, neon 1,82 * 10-3 procent, hel 4,6 * 10-4 procent, metan 1,7 * 10 -4 proc., krypton 1,14*10-4 proc., wodór 5*10-5 proc., ksenon 8,7*10-6 proc., podtlenek azotu 5*10-5 proc.

Zawartość tlenu w powietrzu jest bardzo wysoka, ponieważ jest to tlen potrzebny do życia ludzkiego ciała. Tlen, który jest obserwowany w powietrzu podczas oddychania, dostaje się do komórek ludzkiego ciała i uczestniczy w procesie utleniania, w wyniku którego następuje uwolnienie energii niezbędnej do życia. Również tlen znajdujący się w powietrzu jest potrzebny do spalania paliwa, które wytwarza ciepło, a także do odbioru energii mechanicznej w silnikach spalinowych.

Gazy obojętne są również usuwane z powietrza podczas skraplania. Ile tlenu jest w powietrzu, jeśli spojrzysz na procent, to tlen i azot w powietrzu to 98 procent. Znając odpowiedź na to pytanie, pojawia się jeszcze jedno pytanie, które substancje gazowe są jeszcze częścią powietrza.

Tak więc w 1754 roku naukowiec Joseph Black potwierdził, że powietrze składa się z mieszaniny gazów, a nie jednorodnej substancji, jak wcześniej sądzono. Powietrze na ziemi zawiera metan, argon, dwutlenek węgla, hel, krypton, wodór, neon, ksenon. Należy zauważyć, że procent powietrza może się nieznacznie różnić w zależności od miejsca zamieszkania.

Niestety w dużych miastach procent dwutlenku węgla będzie wyższy niż np. na wsiach czy w lasach. Powstaje pytanie, jaki procent tlenu znajduje się w powietrzu w górach. Odpowiedź jest prosta, tlen jest znacznie cięższy niż azot, więc w powietrzu w górach będzie go znacznie mniej, ponieważ gęstość tlenu maleje wraz z wysokością.


Ilość tlenu w powietrzu

Tak więc w odniesieniu do stosunku tlenu w powietrzu istnieją pewne normy, na przykład dla obszaru roboczego. Aby człowiek mógł w pełni pracować, zawartość tlenu w powietrzu wynosi od 19 do 23 procent. Podczas obsługi sprzętu w przedsiębiorstwach konieczne jest monitorowanie szczelności urządzeń, a także różnych maszyn. Jeśli podczas badania powietrza w pomieszczeniu, w którym pracują ludzie, wskaźnik tlenu jest poniżej 19 procent, to konieczne jest opuszczenie pomieszczenia i włączenie wentylacji awaryjnej. Możesz kontrolować poziom tlenu w powietrzu w miejscu pracy, zapraszając laboratorium EcoTestExpress i badając.

Zdefiniujmy teraz, czym jest tlen.

Tlen jest pierwiastkiem chemicznym w układzie okresowym pierwiastków Mendelejewa, tlen nie ma zapachu, smaku, koloru. Tlen w powietrzu jest niezwykle potrzebny człowiekowi do oddychania, a także do spalania, nie jest dla nikogo tajemnicą, że jeśli nie ma powietrza, to żadne materiały się nie spalą. Tlen zawiera mieszaninę trzech stabilnych nuklidów, których liczby masowe wynoszą 16,17 i 18.


Tak więc tlen jest pierwiastkiem najobficiej występującym na ziemi, ponieważ procent tlenu, największy procent znajduje się w krzemianach, wynosi około 47,4 procent masy stałej skorupy ziemskiej. Poza tym morza i słodkie wody całej ziemi zawierają ogromną ilość tlenu, bo 88,8 proc., jeśli chodzi o ilość tlenu w powietrzu, to tylko 20,95 proc. Należy zauważyć, że tlen jest częścią ponad 1500 związków w skorupie ziemskiej.

Jeśli chodzi o produkcję tlenu, uzyskuje się go poprzez oddzielenie powietrza w niskich temperaturach. Proces ten przebiega w ten sposób, na początku powietrze jest sprężane za pomocą kompresora, gdy powietrze jest sprężone, zaczyna się nagrzewać. Sprężone powietrze pozostawia się do ostygnięcia do temperatury pokojowej, a po schłodzeniu pozostawia się do swobodnego rozprężania.

Gdy następuje rozprężenie, temperatura gazu zaczyna gwałtownie spadać, po ochłodzeniu powietrza jego temperatura może być o kilkadziesiąt stopni niższa od temperatury pokojowej, takie powietrze jest ponownie sprężane, a uwolnione ciepło jest odbierane. Po kilku etapach sprężania i chłodzenia powietrza przeprowadza się szereg zabiegów, w wyniku których oddzielany jest czysty tlen bez żadnych zanieczyszczeń.

I tu pojawia się kolejne pytanie, które jest cięższe od tlenu czy dwutlenku węgla. Odpowiedź brzmi, oczywiście, że dwutlenek węgla będzie cięższy od tlenu. Gęstość dwutlenku węgla wynosi 1,97 kg/m3, natomiast gęstość tlenu z kolei wynosi 1,43 kg/m3. Jeśli chodzi o dwutlenek węgla, to, jak się okazuje, odgrywa jedną z głównych ról w życiu wszelkiego życia na ziemi, a także ma wpływ na obieg węgla w przyrodzie. Udowodniono, że dwutlenek węgla bierze udział w regulacji oddychania, a także krążenia krwi.



Zamów bezpłatną konsultację środowiskową

Co to jest dwutlenek węgla?

Teraz określ bardziej szczegółowo, czym jest dwutlenek węgla, a także określ skład dwutlenku węgla. Innymi słowy, dwutlenek węgla to dwutlenek węgla, jest to bezbarwny gaz o lekko kwaśnym zapachu i smaku. Jeśli chodzi o powietrze, stężenie dwutlenku węgla w nim wynosi 0,038%. Fizyczne właściwości dwutlenku węgla polegają na tym, że nie występuje on w stanie ciekłym przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, ale przechodzi natychmiast ze stanu stałego do stanu gazowego.

Dwutlenek węgla w stanie stałym nazywany jest również suchym lodem. Dziś dwutlenek węgla jest uczestnikiem globalnego ocieplenia. Dwutlenek węgla uzyskuje się poprzez spalanie różnych substancji. Należy zauważyć, że w przemysłowej produkcji dwutlenku węgla jest on pompowany do butli. Dwutlenek węgla pompowany do butli jest używany jako gaśnica, a także do produkcji wody gazowanej, a także w broni pneumatycznej. A także w przemyśle spożywczym jako środek konserwujący.


Skład wdychanego i wydychanego powietrza

Przeanalizujmy teraz skład wdychanego i wydychanego powietrza. Na początek zdefiniujmy, czym jest oddychanie. Oddychanie to złożony, ciągły proces, dzięki któremu skład gazowy krwi jest stale odnawiany. Skład wdychanego powietrza to 20,94 procent tlenu, 0,03 procent dwutlenku węgla i 79,03 procent azotu. Ale skład wydychanego powietrza to już tylko 16,3 proc. tlenu, 4 proc. dwutlenku węgla i 79,7 proc. azotu.

Można zauważyć, że powietrze wdychane różni się od powietrza wydychanego zawartością tlenu, a także ilością dwutlenku węgla. Są to substancje, które składają się na powietrze, którym oddychamy i wydychamy. W ten sposób nasz organizm jest nasycony tlenem i oddaje cały niepotrzebny dwutlenek węgla na zewnątrz.

Suchy tlen poprawia właściwości elektryczne i ochronne folii ze względu na brak wody, a także ich zagęszczenie i zmniejszenie ładunku objętościowego. Ponadto suchy tlen w normalnych warunkach nie może reagować ze złotem, miedzią czy srebrem. Aby przeprowadzić analizę chemiczną powietrza lub inne badania laboratoryjne, w tym możesz w naszym laboratorium "EcoTestExpress".


Powietrze to atmosfera planety, na której żyjemy. I zawsze mamy pytanie, co jest częścią powietrza, odpowiedź to po prostu zestaw gazów, jak już zostało opisane powyżej, które gazy iw jakiej proporcji znajdują się w powietrzu. Jeśli chodzi o zawartość gazów w powietrzu, tutaj wszystko jest łatwe i proste, stosunek procentowy dla prawie wszystkich obszarów naszej planety to stal.

Skład i właściwości powietrza

Powietrze składa się nie tylko z mieszaniny gazów, ale także z różnych aerozoli i par. Procent powietrza to stosunek azotu do tlenu do innych gazów w powietrzu. Więc ile tlenu jest w powietrzu, odpowiedź to tylko 20 procent. Skład gazu, podobnie jak azotu, zawiera lwią część całego powietrza, a warto zauważyć, że przy podwyższonym ciśnieniu azot zaczyna mieć właściwości narkotyczne.

Ma to niemałe znaczenie, ponieważ podczas pracy nurkowie często muszą pracować na głębokościach pod ogromną presją. Wiele już powiedziano o tlenie, ponieważ ma on ogromne znaczenie dla życia człowieka na naszej planecie. Warto zauważyć, że wdychanie powietrza ze zwiększonym tlenem przez osobę w krótkim czasie nie wpływa negatywnie na samą osobę.

Ale jeśli osoba wdycha powietrze o podwyższonym poziomie tlenu przez długi czas, doprowadzi to do wystąpienia patologicznych zmian w ciele. Innym głównym składnikiem powietrza, o którym już wiele zostało powiedziane, jest dwutlenek węgla, ponieważ człowiek nie może bez niego żyć, a także bez tlenu.

Gdyby na ziemi nie było powietrza, to żaden żywy organizm nie byłby w stanie żyć na naszej planecie, a tym bardziej jakoś funkcjonować. Niestety we współczesnym świecie ogromna liczba obiektów przemysłowych, które zanieczyszczają nasze powietrze, w ostatnim czasie coraz częściej domaga się ochrony środowiska, a także monitorowania czystości powietrza. Dlatego należy dokonywać częstych pomiarów powietrza i określać jego czystość. Jeśli wydaje Ci się, że powietrze w Twoim pomieszczeniu nie jest wystarczająco czyste i winne są czynniki zewnętrzne, zawsze możesz skontaktować się z laboratorium EcoTestExpress, które wykona wszystkie niezbędne analizy (badania) i wyciągnie wniosek na temat czystości powietrze, którym oddychasz.

Nie można go dotknąć i nie można go zobaczyć, ale najważniejsze, co mu zawdzięczamy, to życie... Oczywiście jest to powietrze, które w folklorze każdego narodu zajmowało nie ostatnie miejsce. Jak reprezentowali go starożytni ludzie i kim naprawdę jest - napiszę o tym poniżej.

Gazy, które tworzą powietrze

Naturalna mieszanina gazów zwany powietrzem. Trudno nie docenić jego konieczności i znaczenia dla życia – odgrywa ważną rolę w procesy oksydacyjne, którym towarzyszy uwolnienie energii niezbędnej dla wszystkich żywych istot. Dzięki eksperymentom naukowcy byli w stanie określić jego dokładny skład, ale najważniejsze, co należy zrozumieć, to nie jest to jednorodna substancja, ale mieszanina gazów... Około 99% składu to mieszanina tlenu i azotu i ogólnie powietrze tworzy atmosferę nasza planeta. Tak więc mieszanina składa się z następujących gazów:

  • metan;
  • krypton;
  • hel;
  • ksenon;
  • wodór;
  • neon;
  • dwutlenek węgla;
  • tlen;
  • azot;
  • argon.

Należy zauważyć że skład nie jest stały i mogą się znacznie różnić w zależności od witryny. Na przykład duże miasta są bogate w dwutlenek węgla. W górach będzie obserwowany obniżony poziom tlenu, ponieważ gaz ten jest cięższy od azotu i w miarę unoszenia się, jego gęstość będzie się zmniejszać. Nauka twierdzi, że skład może być różny w różnych częściach planety. od 1% do 4% dla każdego z gazów.


Oprócz procentu gazów powietrze charakteryzuje się następującymi parametrami:

  • wilgotność;
  • temperatura;
  • nacisk.

Powietrze jest w ciągłym ruchu tworząc pionowe strumienie. Poziomy - wiatry zależą od określonych warunków naturalnych, dlatego mogą mieć różną charakterystykę prędkości, siły i kierunku.

Powietrze w folklorze

Legendy każdego narodu nadać powietrzu pewne „żywe” właściwości... Z reguły duchy tego żywiołu były nieuchwytnymi i niewidzialnymi stworzeniami. Według legend, oni zamieszkałe szczyty gór lub chmury i różniły się predyspozycjami do ludzi. Uważano, że to oni byli robił płatki śniegu i zbierał chmury w chmurach, lecąc po niebie na wietrze.


Egipcjanie liczyli powietrze symbol życia, a Indianie wierzyli, że wydech Brahmy - życie, a wdychanie, odpowiednio, jest śmiercią. Jeśli chodzi o Słowian, powietrze (wiatr) zajmowało niemal centralne miejsce w legendach tego ludu. Słyszał, a czasem nawet spełniał drobne prośby. Jednak nie zawsze był miły, czasami przemawiając po stronie sił zła. w postaci złego i nieprzewidywalnego wędrowca.

Dzieci często pytają rodziców, z czego zwykle składa się powietrze i co to jest. Ale nie każdy dorosły potrafi odpowiedzieć poprawnie. Oczywiście wszyscy studiowali strukturę powietrza w szkole na lekcjach przyrodniczych, ale z biegiem lat ta wiedza mogła zostać zapomniana. Spróbujmy je wypełnić.

Powietrze to wyjątkowa „substancja”. Nie można go zobaczyć, dotknąć, jest bez smaku. Dlatego tak trudno jest podać jasną definicję tego, co to jest. Zwykle po prostu mówią - powietrze jest tym, czym oddychamy. Jest wokół nas, chociaż w ogóle go nie zauważamy. Czujesz to tylko wtedy, gdy wieje silny wiatr lub pojawia się nieprzyjemny zapach.

Co się stanie, jeśli powietrze zniknie? Bez niej żaden żywy organizm nie może żyć i pracować, co oznacza, że ​​umrą wszyscy ludzie i zwierzęta. Jest niezbędny do procesu oddychania. Ważne jest, jak czyste i zdrowe jest powietrze, którym wszyscy oddychają.

Najbardziej przydatne powietrze to:

  • W lasach, zwłaszcza sosnowych.
  • W górach.
  • Niedaleko morza.

Powietrze w tych miejscach ma przyjemny zapach i dobroczynne dla organizmu właściwości. To wyjaśnia, dlaczego obozy zdrowia dla dzieci i różne sanatoria znajdują się w pobliżu lasów, w górach lub nad morzem.

Możesz cieszyć się świeżym powietrzem tylko dalej od miasta. Z tego powodu wiele osób kupuje domki letniskowe poza wsią. Niektórzy przeprowadzają się do czasowego lub stałego zamieszkania we wsi, budują tam domy. Dotyczy to zwłaszcza rodzin z małymi dziećmi. Ludzie wyjeżdżają, ponieważ powietrze w mieście jest bardzo zanieczyszczone.

We współczesnym świecie problem zanieczyszczenia środowiska jest szczególnie pilny. Praca nowoczesnych fabryk, przedsiębiorstw, elektrowni jądrowych, samochodów ma negatywny wpływ na przyrodę. Wrzucają do atmosfery szkodliwe substancje, które ją zanieczyszczają. Dlatego bardzo często ludzie na obszarach miejskich odczuwają brak świeżego powietrza, co jest bardzo niebezpieczne.

Ciężkie powietrze w słabo wentylowanym pomieszczeniu jest poważnym problemem, zwłaszcza jeśli znajdują się w nim komputery i inny sprzęt. Będąc w takim miejscu, człowiek może zacząć się dusić z braku powietrza, ma bóle w głowie i pojawia się słabość.

Według statystyk opracowanych przez Światową Organizację Zdrowia, około 7 milionów zgonów ludzi rocznie jest związanych z absorpcją zanieczyszczonego powietrza na zewnątrz i wewnątrz.

Szkodliwe powietrze jest uważane za jedną z głównych przyczyn tak strasznej choroby jak rak. Tak mówią organizacje zajmujące się badaniem raka.

Dlatego konieczne jest podjęcie środków zapobiegawczych.

Jak zaczerpnąć świeżego powietrza?

Człowiek będzie zdrowy, jeśli będzie mógł codziennie oddychać świeżym powietrzem. Jeśli nie ma możliwości wyprowadzki z miasta z powodu ważnej pracy, braku pieniędzy lub z innych powodów, to na miejscu należy poszukać wyjścia z sytuacji. Aby organizm otrzymał niezbędną dawkę świeżego powietrza, należy przestrzegać następujących zasad:

  1. Częściej przebywać na ulicy, na przykład chodzić wieczorami po parkach i ogrodach.
  2. Wyjdź w weekendy na spacer po lesie.
  3. Przez cały czas wietrzyć pomieszczenia mieszkalne i robocze.
  4. Posadź więcej zielonych roślin, zwłaszcza w pracowniach z komputerami.
  5. Wskazane jest, aby raz w roku odwiedzić kurorty położone nad morzem lub w górach.

Z jakich gazów składa się powietrze?

Codziennie, co sekundę ludzie wdychają i wydychają powietrze, w ogóle nie myśląc o powietrzu. Ludzie w żaden sposób na niego nie reagują, mimo że wszędzie ich otacza. Pomimo swojej nieważkości i niewidoczności dla ludzkiego oka, powietrze ma dość złożoną strukturę. Obejmuje związek kilku gazów:

  • Azot.
  • Tlen.
  • Argon.
  • Dwutlenek węgla.
  • Neon.
  • Metan.
  • Hel.
  • Krypton.
  • Wodór.
  • Ksenon.

Główny udział powietrza to azot , którego ułamek masowy wynosi 78 procent. Tlen, najbardziej niezbędny gaz dla ludzkiego życia, stanowi 21 procent całości. Pozostały procent zajmują inne gazy i para wodna, z których tworzą się chmury.

Może pojawić się pytanie, dlaczego tlenu jest tak mało, tylko nieco ponad 20%? Ten gaz jest reaktywny. Dlatego wraz ze wzrostem jego udziału w atmosferze prawdopodobieństwo pożarów na świecie znacznie wzrośnie.

Z czego składa się powietrze, którym oddychamy?

Dwa główne gazy, które stanowią podstawę powietrza, którym codziennie oddychamy:

  • Tlen.
  • Dwutlenek węgla.

Wdychamy tlen, wydychamy dwutlenek węgla. Każdy uczeń zna te informacje. Ale skąd pochodzi tlen? Głównym źródłem produkcji tlenu są rośliny zielone. Są także konsumentami dwutlenku węgla.

Świat działa w ciekawy sposób. We wszystkich zachodzących procesach życiowych przestrzegana jest zasada zachowania równowagi. Jeśli coś odeszło skądś, to gdzieś coś przyszło. Tak jest z powietrzem. Zielone przestrzenie produkują tlen, którego ludzkość potrzebuje do oddychania. Ludzie zużywają tlen i uwalniają dwutlenek węgla, który z kolei żywi się roślinami. Dzięki temu systemowi interakcji na planecie Ziemia istnieje życie.

Wiedząc, z czego składa się powietrze, którym oddychamy i jak bardzo jest zanieczyszczone w dzisiejszych czasach, należy chronić florę planety i robić wszystko, co możliwe, aby zwiększyć liczbę zielonych roślin.

Małe dzieci często pytają rodziców, czym jest powietrze i z czego zwykle się składa. Ale nie każdy dorosły potrafi odpowiedzieć poprawnie. Oczywiście wszyscy studiowali strukturę powietrza w szkole na lekcjach historii naturalnej, ale z biegiem lat wiedza ta mogła zostać zapomniana. Spróbujmy je wypełnić.

Czym jest powietrze?

Powietrze to wyjątkowa „substancja”. Nie można go zobaczyć, dotknąć, jest bez smaku. Dlatego tak trudno jest podać jasną definicję tego, co to jest. Zwykle po prostu mówią - powietrze jest tym, czym oddychamy. Jest wokół nas, chociaż w ogóle go nie zauważamy. Czujesz to tylko wtedy, gdy wieje silny wiatr lub pojawia się nieprzyjemny zapach.

Co się stanie, jeśli powietrze zniknie? Bez niej żaden żywy organizm nie może żyć i pracować, co oznacza, że ​​umrą wszyscy ludzie i zwierzęta. Jest niezbędny do procesu oddychania. Ważne jest, jak czyste i zdrowe jest powietrze, którym wszyscy oddychają.

Gdzie znaleźć świeże powietrze?

Najbardziej przydatne powietrze to:

  • W lasach, zwłaszcza sosnowych.
  • W górach.
  • Niedaleko morza.

Powietrze w tych miejscach ma przyjemny zapach i dobroczynne dla organizmu właściwości. To wyjaśnia, dlaczego obozy zdrowia dla dzieci i różne sanatoria znajdują się w pobliżu lasów, w górach lub nad morzem.

Możesz cieszyć się świeżym powietrzem tylko dalej od miasta. Z tego powodu wiele osób kupuje domki letniskowe poza wsią. Niektórzy przeprowadzają się do czasowego lub stałego zamieszkania we wsi, budują tam domy. Dotyczy to zwłaszcza rodzin z małymi dziećmi. Ludzie wyjeżdżają, ponieważ powietrze w mieście jest bardzo zanieczyszczone.

Problem zanieczyszczenia świeżego powietrza

We współczesnym świecie problem zanieczyszczenia środowiska jest szczególnie pilny. Praca nowoczesnych fabryk, przedsiębiorstw, elektrowni jądrowych, samochodów ma negatywny wpływ na przyrodę. Wrzucają do atmosfery szkodliwe substancje, które ją zanieczyszczają. Dlatego bardzo często ludzie na obszarach miejskich odczuwają brak świeżego powietrza, co jest bardzo niebezpieczne.

Ciężkie powietrze w słabo wentylowanym pomieszczeniu jest poważnym problemem, zwłaszcza jeśli znajdują się w nim komputery i inny sprzęt. Będąc w takim miejscu, człowiek może zacząć się dusić z braku powietrza, ma bóle w głowie i pojawia się słabość.

Według statystyk opracowanych przez Światową Organizację Zdrowia, około 7 milionów zgonów ludzi rocznie jest związanych z absorpcją zanieczyszczonego powietrza na zewnątrz i wewnątrz.

Szkodliwe powietrze jest uważane za jedną z głównych przyczyn tak strasznej choroby jak rak. Tak mówią organizacje zajmujące się badaniem raka.

Dlatego konieczne jest podjęcie środków zapobiegawczych.

Jak zaczerpnąć świeżego powietrza?

Człowiek będzie zdrowy, jeśli będzie mógł codziennie oddychać świeżym powietrzem. Jeśli nie ma możliwości wyprowadzki z miasta z powodu ważnej pracy, braku pieniędzy lub z innych powodów, to na miejscu należy poszukać wyjścia z sytuacji. Aby organizm otrzymał niezbędną dawkę świeżego powietrza, należy przestrzegać następujących zasad:

  1. Częściej przebywać na ulicy, na przykład chodzić wieczorami po parkach i ogrodach.
  2. Wyjdź w weekendy na spacer po lesie.
  3. Przez cały czas wietrzyć pomieszczenia mieszkalne i robocze.
  4. Posadź więcej zielonych roślin, zwłaszcza w pracowniach z komputerami.
  5. Wskazane jest, aby raz w roku odwiedzić kurorty położone nad morzem lub w górach.

Z jakich gazów składa się powietrze?

Codziennie, co sekundę ludzie wdychają i wydychają powietrze, w ogóle nie myśląc o powietrzu. Ludzie w żaden sposób na niego nie reagują, mimo że wszędzie ich otacza. Pomimo swojej nieważkości i niewidoczności dla ludzkiego oka, powietrze ma dość złożoną strukturę. Obejmuje związek kilku gazów:

  • Azot.
  • Tlen.
  • Argon.
  • Dwutlenek węgla.
  • Neon.
  • Metan.
  • Hel.
  • Krypton.
  • Wodór.
  • Ksenon.

Główny udział powietrza to azot , którego ułamek masowy wynosi 78 procent. Tlen, najbardziej niezbędny gaz dla ludzkiego życia, stanowi 21 procent całości. Pozostały procent zajmują inne gazy i para wodna, z których tworzą się chmury.

Może pojawić się pytanie, dlaczego tlenu jest tak mało, tylko nieco ponad 20%? Ten gaz jest reaktywny. Dlatego wraz ze wzrostem jego udziału w atmosferze prawdopodobieństwo pożarów na świecie znacznie wzrośnie.

Z czego składa się powietrze, którym oddychamy?

Dwa główne gazy, które stanowią podstawę powietrza, którym codziennie oddychamy:

  • Tlen.
  • Dwutlenek węgla.

Wdychamy tlen, wydychamy dwutlenek węgla. Każdy uczeń zna te informacje. Ale skąd pochodzi tlen? Głównym źródłem produkcji tlenu są rośliny zielone. Są także konsumentami dwutlenku węgla.

Świat działa w ciekawy sposób. We wszystkich zachodzących procesach życiowych przestrzegana jest zasada zachowania równowagi. Jeśli coś odeszło skądś, to gdzieś coś przyszło. Tak jest z powietrzem. Zielone przestrzenie produkują tlen, którego ludzkość potrzebuje do oddychania. Ludzie zużywają tlen i uwalniają dwutlenek węgla, który z kolei żywi się roślinami. Dzięki temu systemowi interakcji na planecie Ziemia istnieje życie.

Wiedząc, z czego składa się powietrze, którym oddychamy i jak bardzo jest zanieczyszczone w dzisiejszych czasach, należy chronić florę planety i robić wszystko, co możliwe, aby zwiększyć liczbę zielonych roślin.

Film o składzie powietrza


Skład gazowy powietrza, którym oddychamy, wygląda następująco: 78% to azot, 21% to tlen, a 1% to inne gazy. Ale w atmosferze dużych miast przemysłowych ten stosunek jest często naruszany. Znaczną część stanowią szkodliwe zanieczyszczenia spowodowane emisją z przedsiębiorstw i pojazdów. Transport samochodowy wprowadza do atmosfery wiele zanieczyszczeń: węglowodory o nieznanym składzie, benzo(a)piren, dwutlenek węgla, związki siarki i azotu, ołów, tlenek węgla.

Atmosfera składa się z mieszaniny kilku gazów - powietrza, w której zawieszone są zanieczyszczenia koloidalne - pył, krople, kryształy itp. Skład powietrza atmosferycznego zmienia się nieznacznie wraz z wysokością. Jednak począwszy od wysokości około 100 km, wraz z tlenem cząsteczkowym i azotem, w wyniku dysocjacji cząsteczek pojawia się tlen atomowy i rozpoczyna się grawitacyjna separacja gazów. Powyżej 300 km w atmosferze panuje tlen atomowy, powyżej 1000 km hel, a następnie atomowy wodór. Ciśnienie i gęstość atmosfery maleją wraz z wysokością; około połowa całej masy atmosfery jest skoncentrowana na dolnych 5 km, 9/10 - na dolnych 20 km i 99,5% - na dolnych 80 km. Na wysokościach ok. 750 km gęstość powietrza spada do 10-10 g/m 3 (podczas gdy przy powierzchni ziemi wynosi ok. 103 g/m 3), ale nawet tak niska gęstość wciąż wystarcza do pojawienia się zorzy polarnej. Atmosfera nie ma ostrej górnej granicy; gęstość wchodzących w jego skład gazów

Powietrze atmosferyczne, którym oddycha każdy z nas, zawiera kilka gazów, z których główne to: azot (78,09%), tlen (20,95%), wodór (0,01%) dwutlenek węgla (dwutlenek węgla) (0,03%) oraz gazy obojętne ( 0,93%). Ponadto w powietrzu zawsze znajduje się pewna ilość pary wodnej, której ilość zmienia się zawsze wraz ze zmianą temperatury: im wyższa temperatura, tym większa zawartość pary i odwrotnie. Ze względu na wahania ilości pary wodnej w powietrzu udział procentowy zawartych w nim gazów również nie jest stały. Wszystkie gazy w powietrzu są bezbarwne i bezwonne. Masa powietrza zmienia się w zależności nie tylko od temperatury, ale także od zawartości w nim pary wodnej. W tej samej temperaturze ciężar powietrza suchego jest większy niż powietrza wilgotnego. para wodna jest znacznie lżejsza niż para powietrzna.

W tabeli przedstawiono skład gazu atmosfery w objętościowym stosunku masowym, a także żywotność głównych składników:

Składnik

% objętości

% masy
N 2
O 2
Ar
CO 2
Ne
On
CH 4
Kr
H 2
N2O
Xe
O 3

3 10 -7 - 3 10 -6

5 10 -7 - 5 10 -6
Rn

Zmieniają się właściwości gazów tworzących powietrze atmosferyczne pod ciśnieniem.

Na przykład: tlen pod ciśnieniem większym niż 2 atmosfery ma toksyczny wpływ na organizm.

Azot pod ciśnieniem powyżej 5 atmosfer ma działanie narkotyczne (zatrucie azotem). Gwałtowny wzrost z głębin powoduje chorobę dekompresyjną spowodowaną szybkim uwalnianiem pęcherzyków azotu z krwi, jakby ją pieniła.

Wzrost dwutlenku węgla o ponad 3% w mieszaninie oddechowej powoduje śmierć.

Każdy składnik wchodzący w skład powietrza, wraz ze wzrostem ciśnienia do pewnych granic, staje się trucizną, która może zatruć organizm.

Badania składu gazowego atmosfery. Chemia atmosfery

W historii szybkiego rozwoju stosunkowo młodej gałęzi nauki zwanej chemią atmosfery najbardziej odpowiedni jest termin „zryw” (rzut), używany w sportach szybkich. Być może strzał z pistoletu startowego posłużył jako dwa artykuły opublikowane na początku lat 70-tych. Mówili o możliwym zniszczeniu ozonu stratosferycznego przez tlenki azotu - NO i NO 2. Pierwszy należał do przyszłego noblisty, a następnie pracownika Uniwersytetu Sztokholmskiego P. Krutzena, który za prawdopodobne źródło tlenków azotu w stratosferze uznał podtlenek azotu N 2 O, który rozpada się pod wpływem światła słonecznego, pochodzenia naturalnego . Autor drugiego artykułu, chemik z University of California w Berkeley, G. Johnston, zasugerował, że tlenki azotu pojawiają się w stratosferze w wyniku działalności człowieka, a mianowicie z emisji produktów spalania z silników odrzutowych o wysokiej samolot wysokościowy.

Oczywiście powyższe hipotezy nie powstały od zera. Stosunek przynajmniej głównych składników powietrza atmosferycznego - cząsteczek azotu, tlenu, pary wodnej itp. - był znany znacznie wcześniej. Już w drugiej połowie XIX wieku. w Europie wykonano pomiary stężenia ozonu w powietrzu powierzchniowym. W latach 30. XX wieku angielski naukowiec S. Chapman odkrył mechanizm powstawania ozonu w atmosferze czysto tlenowej, wskazując na zbiór interakcji między atomami i cząsteczkami tlenu, a także ozonem przy braku jakichkolwiek innych składników powietrza. Jednak pod koniec lat pięćdziesiątych pomiary rakietami meteorologicznymi wykazały, że ilość ozonu w stratosferze jest znacznie mniejsza niż powinno być zgodnie z cyklem reakcji Chapmana. Chociaż mechanizm ten pozostaje fundamentalny do dziś, stało się jasne, że istnieją inne procesy, które również aktywnie uczestniczą w tworzeniu ozonu atmosferycznego.

Warto wspomnieć, że wiedza z zakresu chemii atmosfery do początku lat 70. była zdobywana głównie dzięki wysiłkowi poszczególnych naukowców, których badań nie łączyła żadna społecznie istotna koncepcja i miały najczęściej charakter czysto akademicki. Praca Johnstona to zupełnie inna sprawa: według jego obliczeń 500 samolotów, latających 7 godzin dziennie, mogłoby zredukować ilość ozonu stratosferycznego o nie mniej niż 10%! A gdyby te szacunki były prawdziwe, problem natychmiast stałby się społeczno-ekonomiczny, ponieważ w tym przypadku wszystkie programy rozwoju naddźwiękowego lotnictwa transportowego i związanej z nim infrastruktury musiały przejść znaczące korekty, a być może nawet zostać zamknięte. Ponadto po raz pierwszy naprawdę pojawiło się pytanie, czy działalność antropogeniczna może spowodować nie lokalny, ale globalny kataklizm. Oczywiście w obecnej sytuacji teoria wymagała bardzo twardej, a zarazem szybkiej weryfikacji.

Przypomnijmy, że istotą powyższej hipotezy było to, że tlenek azotu reaguje z ozonem NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2 , a następnie powstały w tej reakcji dwutlenek azotu reaguje z atomem tlenu NO 2 + O ® NO + O 2 , przywracając w ten sposób obecność NO w atmosferze, podczas gdy cząsteczka ozonu zostaje bezpowrotnie utracona. W tym przypadku taka para reakcji, składająca się na azotowy cykl katalityczny niszczenia ozonu, powtarza się aż do momentu, gdy jakiekolwiek procesy chemiczne lub fizyczne doprowadzą do usunięcia tlenków azotu z atmosfery. Na przykład NO 2 jest utleniany do kwasu azotowego HNO 3, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i dlatego jest usuwany z atmosfery przez chmury i opady. Cykl katalityczny azotu jest bardzo efektywny: jedna cząsteczka NO podczas przebywania w atmosferze niszczy dziesiątki tysięcy cząsteczek ozonu.

Ale, jak wiesz, kłopoty nie przychodzą same. Wkrótce specjaliści z uniwersytetów USA – Michigan (R. Stolyarski i R. Cicero) i Harvardu (S. Wofsey i M. McElroy) – odkryli, że ozon może mieć jeszcze bardziej bezlitosnego wroga – związki chloru. Katalityczny cykl chloru niszczenia ozonu (reakcje Cl + O 3 ® ClO + O 2 i ClO + O ® Cl + O 2) według ich szacunków był kilkukrotnie bardziej wydajny niż cykl azotu. Ograniczony optymizm wywołał jedynie fakt, że ilość chloru pochodzenia naturalnego w atmosferze jest stosunkowo niewielka, co oznacza, że ​​łączny wpływ jego oddziaływania na ozon może nie być zbyt silny. Sytuacja zmieniła się jednak dramatycznie, gdy w 1974 roku naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine S. Rowland i M. Molina ustalili, że związki chlorofluorowęglowe (CFC), które są szeroko stosowane w chłodniach, opakowaniach aerozolowych itp., są źródło chloru w stratosferze. Niepalne, nietoksyczne i pasywne chemicznie substancje te są powoli transportowane przez wznoszące się prądy powietrza z powierzchni ziemi do stratosfery, gdzie ich cząsteczki są niszczone przez światło słoneczne, co powoduje uwolnienie atomów wolnego chloru. Produkcja przemysłowa CFC, która rozpoczęła się w latach 30-tych, oraz ich emisje do atmosfery stale rosły we wszystkich kolejnych latach, zwłaszcza w latach 70-tych i 80-tych. W ten sposób w bardzo krótkim czasie teoretycy zidentyfikowali dwa problemy chemii atmosfery, spowodowane intensywnym zanieczyszczeniem antropogenicznym.

Jednak w celu sprawdzenia spójności postawionych hipotez konieczne było wykonanie wielu zadań.

Najpierw, poszerzyć badania laboratoryjne, podczas których możliwe byłoby określenie lub wyjaśnienie szybkości reakcji fotochemicznych pomiędzy różnymi składnikami powietrza atmosferycznego. Trzeba powiedzieć, że bardzo skąpe dane dotyczące tych prędkości, które istniały w tym czasie, miały zresztą spory (do kilkuset procent) błąd. Ponadto warunki, w jakich dokonywano pomiarów, z reguły nie odpowiadały zbytnio realiom atmosfery, co poważnie pogłębiało błąd, gdyż intensywność większości reakcji zależała od temperatury, a czasem od ciśnienia. lub gęstość powietrza atmosferycznego.

Po drugie, intensywnie badać właściwości radiacyjno-optyczne szeregu małych gazów w atmosferze w warunkach laboratoryjnych. Cząsteczki znacznej liczby składników powietrza atmosferycznego są niszczone przez promieniowanie ultrafioletowe ze Słońca (w reakcjach fotolizy), wśród nich nie tylko wspomniane CFC, ale także tlen cząsteczkowy, ozon, tlenki azotu i wiele innych. Dlatego oszacowania parametrów każdej reakcji fotolizy były tak samo niezbędne i ważne dla prawidłowego odtworzenia atmosferycznych procesów chemicznych, jak szybkości reakcji między różnymi cząsteczkami.

Po trzecie, konieczne było stworzenie modeli matematycznych zdolnych do jak najpełniejszego opisania wzajemnych przemian chemicznych składników powietrza atmosferycznego. Jak już wspomniano, wydajność niszczenia ozonu w cyklach katalitycznych zależy od tego, jak długo katalizator (NO, Cl lub inny) pozostaje w atmosferze. Oczywiste jest, że taki katalizator, ogólnie rzecz biorąc, mógłby reagować z dowolnym z kilkudziesięciu składników powietrza atmosferycznego, gwałtownie rozpadając się w tym samym czasie, a wtedy uszkodzenia ozonu stratosferycznego byłyby znacznie mniejsze niż oczekiwano. Z drugiej strony, gdy w ciągu sekundy zachodzi wiele przemian chemicznych w atmosferze, jest całkiem prawdopodobne, że zostaną zidentyfikowane inne mechanizmy, które bezpośrednio lub pośrednio wpływają na powstawanie i niszczenie ozonu. Wreszcie, takie modele są w stanie wyizolować i ocenić znaczenie poszczególnych reakcji lub ich grup w powstawaniu innych gazów wchodzących w skład powietrza atmosferycznego, a także pozwalają na obliczenie stężeń gazów niedostępnych pomiarom.

Wreszcie, konieczne było zorganizowanie szerokiej sieci pomiarów zawartości różnych gazów w powietrzu, w tym związków azotu, chloru itp., wykorzystując do tego celu stacje naziemne, wyrzutnie balonów meteorologicznych i pocisków meteorologicznych oraz loty samolotów. Zdecydowanie najdroższym zadaniem, którego nie można było rozwiązać w krótkim czasie, było stworzenie bazy danych. Jednak dopiero pomiary mogły stanowić punkt wyjścia do badań teoretycznych, będąc jednocześnie probierzem prawdziwości stawianych hipotez.

Od początku lat 70. przynajmniej raz na trzy lata publikowane były specjalne, stale aktualizowane kolekcje, zawierające informacje o wszystkich istotnych reakcjach atmosferycznych, w tym reakcjach fotolizy. Ponadto błąd w określaniu parametrów reakcji między składnikami gazowymi powietrza wynosi dziś z reguły 10-20%.

W drugiej połowie tej dekady nastąpił szybki rozwój modeli opisujących przemiany chemiczne w atmosferze. Najwięcej z nich powstało w USA, ale pojawiły się w Europie i ZSRR. Najpierw były to modele pudełkowe (zero-wymiarowe), a następnie jednowymiarowe. Te pierwsze odtwarzały z różnym stopniem rzetelności zawartość głównych gazów atmosferycznych w danej objętości - pudełeczku (stąd ich nazwa) - w wyniku chemicznych oddziaływań między nimi. Ponieważ postulowano zachowanie całkowitej masy mieszanki powietrza, nie brano pod uwagę usuwania jakiejkolwiek jej części z pudła, na przykład przez wiatr. Modele pudełkowe były wygodne do wyjaśnienia roli poszczególnych reakcji lub ich grup w procesach chemicznego tworzenia i niszczenia gazów atmosferycznych, do oceny wrażliwości składu gazowego atmosfery na niedokładności w określaniu szybkości reakcji. Z ich pomocą naukowcy mogli, ustawiając w pudełku parametry atmosfery (w szczególności temperaturę i gęstość powietrza) odpowiadające wysokości lotu lotnictwa, oszacować w przybliżeniu, jak zmieniłyby się stężenia zanieczyszczeń atmosferycznych w wyniku emisje produktów spalania z silników lotniczych. Jednocześnie modele skrzynkowe nie nadawały się do badania problemu chlorofluorowęglowodorów (CFC), ponieważ nie były w stanie opisać procesu ich przemieszczania się z powierzchni Ziemi do stratosfery. Tu przydały się modele jednowymiarowe, które łączyły uwzględnienie szczegółowego opisu oddziaływań chemicznych w atmosferze oraz transportu zanieczyszczeń w kierunku pionowym. I choć tutaj też określono przeniesienie pionowe, dość z grubsza, to zastosowanie modeli jednowymiarowych było zauważalnym krokiem naprzód, ponieważ pozwalały niejako opisać rzeczywiste zjawiska.

Patrząc wstecz, możemy powiedzieć, że nasza współczesna wiedza w dużej mierze opiera się na ciężkiej pracy wykonanej w tamtych latach przy użyciu modeli jednowymiarowych i pudełkowych. Umożliwiło określenie mechanizmów kształtowania się składu gazowego atmosfery, oszacowanie intensywności źródeł chemicznych i pochłaniaczy poszczególnych gazów. Ważną cechą tego etapu rozwoju chemii atmosfery jest to, że pojawiające się nowe pomysły były testowane na modelach i były szeroko omawiane wśród specjalistów. Uzyskane wyniki często porównywano z szacunkami innych grup naukowych, ponieważ pomiary terenowe były wyraźnie niewystarczające, a ich dokładność bardzo niska. Ponadto, aby potwierdzić poprawność modelowania niektórych oddziaływań chemicznych, konieczne było przeprowadzenie skomplikowanych pomiarów, w których stężenia wszystkich uczestniczących odczynników byłyby wyznaczane jednocześnie, co w tamtym czasie, a nawet obecnie, było praktycznie niemożliwe. (Do tej pory tylko kilka pomiarów kompleksu gazów z promu zostało wykonanych przez 2-5 dni.) Dlatego badania modelowe wyprzedzały eksperymentalne, a teoria nie tyle wyjaśniała obserwacje terenowe, gdyż przyczyniło się to do ich optymalnego planowania. Na przykład związek taki jak azotan chloru ClONO 2 po raz pierwszy pojawił się w badaniach modelowych, a dopiero potem został odkryty w atmosferze. Trudno było nawet porównać dostępne pomiary z oszacowaniami modelu, ponieważ model jednowymiarowy nie mógł uwzględniać poziomych ruchów powietrza, dlatego przyjęto, że atmosfera jest poziomo jednorodna, a uzyskane wyniki modelu odpowiadały pewien przeciętny stan globalny. Jednak w rzeczywistości skład powietrza nad przemysłowymi regionami Europy czy Stanów Zjednoczonych bardzo różni się od jego składu nad Australią czy Oceanem Spokojnym. Dlatego wyniki wszelkich obserwacji terenowych w dużej mierze zależą od miejsca i czasu pomiarów i oczywiście nie odpowiadają dokładnie średniej globalnej.

Aby wypełnić tę lukę w modelowaniu, w latach 80. naukowcy stworzyli modele dwuwymiarowe, które oprócz transportu pionowego uwzględniały również transport powietrzny wzdłuż południka (wzdłuż okręgu szerokości geograficznej atmosfera nadal była uważana za jednorodną). Początkowo tworzenie takich modeli było obarczone znacznymi trudnościami.

Najpierw, Liczba parametrów modelu zewnętrznego gwałtownie wzrosła: w każdym punkcie siatki konieczne było ustalenie szybkości transportu pionowego i międzypłaszczyznowego, temperatury i gęstości powietrza itp. Wiele parametrów (przede wszystkim ww. prędkości) nie zostało wiarygodnie oznaczonych w eksperymentach i dlatego wybrano je z rozważań jakościowych.

Po drugie,ówczesny stan techniki komputerowej znacznie utrudniał pełny rozwój modeli dwuwymiarowych. W przeciwieństwie do ekonomicznych modeli jednowymiarowych, a ponadto pudełkowatych modeli dwuwymiarowych, wymagały one znacznie więcej pamięci i czasu komputera. W rezultacie ich twórcy zostali zmuszeni do znacznego uproszczenia schematów rozliczania przemian chemicznych w atmosferze. Niemniej jednak kompleks badań atmosferycznych, zarówno modelowych, jak i terenowych z wykorzystaniem satelitów, umożliwił sporządzenie stosunkowo harmonijnego, choć dalekiego od pełnego obrazu składu atmosfery, a także ustalenie głównych związków przyczynowych, które powodują zmiany w zawartość poszczególnych składników powietrza. W szczególności liczne badania wykazały, że loty samolotów w troposferze nie powodują żadnych znaczących szkód dla ozonu w troposferze, ale ich wznoszenie w stratosferę wydaje się mieć negatywne konsekwencje dla ozonosfery. Opinia większości ekspertów na temat roli CFC była prawie jednomyślna: hipoteza Rowlanda i Moliny jest potwierdzona, a substancje te naprawdę przyczyniają się do niszczenia ozonu stratosferycznego, a regularny wzrost ich produkcji przemysłowej jest bombą zegarową, ponieważ rozpad CFC nie następuje natychmiast, ale po dziesiątkach i setkach lat, dlatego skutki zanieczyszczenia będą oddziaływać na atmosferę przez bardzo długi czas. Ponadto, utrzymując się przez długi czas, chlorofluorowęglowodory mogą dotrzeć do każdego, najbardziej odległego punktu atmosfery, a zatem jest to zagrożenie globalne. Nadszedł czas na uzgodnione decyzje polityczne.

W 1985 r. przy udziale 44 krajów opracowano i przyjęto w Wiedniu konwencję o ochronie warstwy ozonowej, co pobudziło jej wszechstronne badania. Jednak pytanie, co zrobić z CFC, było nadal otwarte. Nie można było pozwolić, by sprawy potoczyły się samoistnie w myśl zasady „sama się rozwiąże”, ale nie można też zakazać produkcji tych substancji z dnia na dzień bez ogromnych szkód dla gospodarki. Wydawałoby się, że istnieje proste rozwiązanie: konieczne jest zastąpienie CFC innymi substancjami zdolnymi do pełnienia tych samych funkcji (na przykład w agregatach chłodniczych), a jednocześnie nieszkodliwymi lub przynajmniej mniej niebezpiecznymi dla ozonu. Jednak wdrożenie prostych rozwiązań jest często bardzo trudne. Nie tylko stworzenie takich substancji i rozpoczęcie ich produkcji wymagało ogromnych nakładów inwestycyjnych i czasu, potrzebne były również kryteria oceny wpływu którejkolwiek z nich na atmosferę i klimat.

Teoretycy znów znaleźli się w centrum uwagi. D. Webbles z Livermore National Laboratory zaproponował wykorzystanie w tym celu potencjału niszczenia warstwy ozonowej, który pokazał, jak bardzo cząsteczka zastępcza jest silniejsza (lub słabsza) niż cząsteczka CFCl 3 (Freon-11), wpływa na ozon atmosferyczny. W tamtym czasie było też powszechnie wiadomo, że temperatura powierzchniowej warstwy powietrza w znacznym stopniu zależy od stężenia niektórych zanieczyszczeń gazowych (nazywano je gazami cieplarnianymi), przede wszystkim dwutlenku węgla CO 2 , pary wodnej H 2 O, ozonu itp. W tej kategorii znalazły się również CFC oraz wiele potencjalnych substytutów. Pomiary wykazały, że w okresie rewolucji przemysłowej średnia roczna globalna temperatura przypowierzchniowej warstwy powietrza rosła i nadal rośnie, co wskazuje na istotne i nie zawsze pożądane zmiany klimatu Ziemi. Aby opanować tę sytuację, wraz z potencjałem niszczenia warstwy ozonowej substancji, rozważono również jej potencjał globalnego ocieplenia. Wskaźnik ten wskazywał, o ile silniej lub słabiej badany związek wpływa na temperaturę powietrza niż ta sama ilość dwutlenku węgla. Obliczenia wykazały, że CFC i substancje alternatywne mają bardzo wysokie współczynniki ocieplenia globalnego, ale ze względu na fakt, że ich stężenia w atmosferze były znacznie niższe niż stężenia CO 2, H 2 O czy O 3, ich łączny udział w globalnym ociepleniu pozostał znikome... Obecnie ...

Tabele obliczonych potencjałów niszczenia warstwy ozonowej i współczynników globalnego ocieplenia dla chlorofluorowęglowodorów i ich możliwych substytutów stanowiły podstawę międzynarodowych decyzji o ograniczeniu, a następnie zakazie produkcji i stosowania wielu chlorofluorowęglowodorów (Protokół Montrealski 1987 i późniejsze dodatki do niego). Być może eksperci zgromadzeni w Montrealu nie byliby tak jednomyślni (ostatecznie artykuły Protokołu opierały się na „wynalazkach” teoretyków niepotwierdzonych eksperymentami terenowymi), ale inna zainteresowana „osoba” – sama atmosfera – opowiedziała się za podpisanie tego dokumentu.

Ogłoszenie odkrycia przez brytyjskich naukowców pod koniec 1985 roku „dziury ozonowej” nad Antarktydą stało się nie bez udziału dziennikarzy sensacją roku, a reakcja światowej społeczności na to przesłanie jest najłatwiejsza do opisania jednym krótkim słowem - szok. Co innego, gdy zagrożenie zniszczeniem warstwy ozonowej istnieje dopiero w odległej przyszłości, a co innego, gdy wszyscy stajemy przed faktem dokonanym. Ani zwykli ludzie, ani politycy, ani teoretycy specjaliści nie byli na to gotowi.

Szybko okazało się, że żaden z istniejących wówczas modeli nie jest w stanie odtworzyć tak znacznej redukcji zawartości ozonu. Oznacza to, że niektóre ważne zjawiska przyrodnicze albo nie zostały wzięte pod uwagę, albo zlekceważone. Wkrótce badania terenowe przeprowadzone w ramach programu badania zjawiska antarktycznego wykazały, że wraz ze zwykłymi (w fazie gazowej) reakcjami atmosferycznymi, cechy transportu powietrza atmosferycznego w stratosferze antarktycznej (jego prawie całkowita izolacja od reszty) atmosfery w zimie) odgrywają ważną rolę w powstawaniu „dziury ozonowej”, a także mało zbadanych w tym czasie reakcji heterogenicznych (reakcje na powierzchni aerozoli atmosferycznych - drobinki pyłu, sadza, kry, kropelki wody itp.). Dopiero uwzględnienie powyższych czynników pozwoliło na uzyskanie zadowalającej zgodności wyników modelu z danymi obserwacyjnymi. A lekcje, jakie prowadziła antarktyczna „dziura ozonowa”, miały poważny wpływ na dalszy rozwój chemii atmosfery.

Po pierwsze, ostry bodziec nadano szczegółowemu badaniu procesów heterogenicznych przebiegających według innych praw niż te, które określają procesy w fazie gazowej. Po drugie, przyszło jasne uświadomienie sobie, że w złożonym systemie, jakim jest atmosfera, zachowanie jego elementów zależy od całego kompleksu powiązań wewnętrznych. Innymi słowy, o zawartości gazów w atmosferze decyduje nie tylko intensywność procesów chemicznych, ale także temperatura powietrza, przenoszenie mas powietrza, specyfika zanieczyszczenia aerozolowego różnych części atmosfery itp. Z kolei ogrzewanie i chłodzenie radiacyjne, które tworzą pole temperatur powietrza stratosferycznego, zależą od stężenia i rozmieszczenia gazów cieplarnianych w przestrzeni, a w konsekwencji od dynamicznych procesów atmosferycznych. Wreszcie niejednorodne ogrzewanie radiacyjne różnych pasów kuli ziemskiej i części atmosfery generuje ruchy powietrza atmosferycznego i kontroluje ich intensywność. Zatem nieuwzględnienie w modelach jakichkolwiek sprzężeń zwrotnych może być obarczone dużymi błędami w uzyskiwanych wynikach (choć mimochodem zauważamy, że nadmierna komplikacja modelu bez pilnej potrzeby jest tak samo niecelowa jak strzelanie z armat do znanych przedstawiciele ptaków).

Jeśli związek między temperaturą powietrza a jego składem gazowym został uwzględniony w dwuwymiarowych modelach jeszcze w latach 80-tych, to wykorzystanie trójwymiarowych modeli ogólnej cyrkulacji atmosfery do opisu rozkładu zanieczyszczeń atmosferycznych stało się możliwe dzięki boom komputerowy dopiero w latach 90-tych. Pierwsze takie ogólne modele cyrkulacji wykorzystano do opisu przestrzennego rozmieszczenia substancji pasywnych chemicznie – znaczników. Później, ze względu na niewystarczającą pamięć RAM komputerów, procesy chemiczne zostały określone tylko jednym parametrem - czasem przebywania zanieczyszczenia w atmosferze, a dopiero stosunkowo niedawno bloki przemian chemicznych stały się pełnoprawnymi częściami modeli trójwymiarowych. I chociaż nadal istnieją trudności w uszczegóławianiu chemii atmosfery w modelach 3D, dziś nie wydają się one już nie do pokonania, a najlepsze modele 3D obejmują setki reakcji chemicznych, wraz z faktycznym transportem powietrza przez klimat w globalnej atmosferze.

Jednocześnie powszechne stosowanie nowoczesnych modeli wcale nie kwestionuje przydatności tych prostszych, o których była mowa powyżej. Wiadomo, że im bardziej złożony model, tym trudniej oddzielić „sygnał” od „szumu modelu”, przeanalizować uzyskane wyniki, wyodrębnić główne mechanizmy przyczynowe, ocenić wpływ na ostateczny wynik pewnych zjawisk (a co za tym idzie celowość uwzględnienia ich w modelu)… I tutaj prostsze modele są idealnym poligonem doświadczalnym, pozwalają na uzyskanie wstępnych szacunków, które są później wykorzystywane w modelach trójwymiarowych, do badania nowych zjawisk przyrodniczych, zanim zostaną włączone do bardziej złożonych itp.

Szybki postęp naukowy i technologiczny doprowadził do powstania kilku kolejnych obszarów badań, w taki czy inny sposób związanych z chemią atmosfery.