Химический состав атмосферного воздуха
Атмосферный воздухпо химическому составу представляет собой смесь газов: азот 78%, кислород 21%, двуокись углерода 0,03%, инертные газы - аргон, неон, гелий, метан, криптон, закись азота, водород, ксенон, озон – около 1%.
Выдыхаемый воздух содержит: кислорода 16,7 %, азота 77,1 %, двуокиси углерода 3,8 % (его содержание увеличивается в 100 раз) и др. Кроме того, выдыхаемый воздух насыщается водяными парами и его температура повышается.
Азот - наиболее существенная часть атмосферного воздуха по количественному содержанию, разбавляет другие газы, в первую очередь кислород. Азот физиологически индифферентен, не поддерживает процессы дыхания и горения, содержание его в атмосфере постоянное, одинаково его количество во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. В условиях повышенного атмосферного давления азот может оказать наркотическое действие, а также известна его роль в патогенезе кессонной болезни.
Известен круговорот азота в природе, осуществляемый с помощью определенных видов почвенной микрофлоры, растений и животных, а также электрических разрядов в атмосфере, в результате чего азот связывается биологическими объектами, а затем вновь поступает в атмосферу.
Кислород— самый важный для жизнедеятельности газ воздуха. Он расходуется в организме на окислительные процессы, поступая через легкие в кровь, и доставляется тканям и клеткам организма в составе оксигемоглобина. В окружающей природе кислород также необходим для окисления органических веществ, находящихся в воде, воздухе и почве, а также для поддержания процессов горения.
Источником кислорода в атмосфере являются зеленые растении, образующие его под действием солнечной радиации в процессе фотосинтеза и выделяющие в воздух в процессе дыхания. Речь идет о фитопланктоне морей и океанов, а также растениях тропических лесов и вечнозеленой тайги, которые образно называют "легкими планеты".
Низкие концентрации кислорода, существенные для жизнедеятельности организма человека, наблюдаются при подъеме на высоту и при пребывании людей в герметически замкнутых помещениях в случае аварийных ситуаций, когда нарушены технические средства поддержания жизнедеятельности. Повышенное содержание кислорода отмечается в условиях высокого атмосферного давления (в кессонах). При парциальном давлении свыше 600 мм рт.ст. он ведет себя как токсичное вещество, вызывая отек легких и пневмонию.
В атмосферном воздухе содержится динамический изомер кислорода — трехатомный кислород озон, являющийся сильнейшим окислителем. Он образуется в природных условиях в верхних слоях атмосферы под влиянием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, при грозовых разрядах, в процессе испарения воды. Озон играет важнейшую роль в защите биологических объектов планеты от губительного воздействия жесткого коротковолнового ультрафиолета, задерживая его в стратосфере на высоте 20—30 км.
Озон обладает своеобразным приятным запахом свежести, и его присутствие можно легко обнаружить в лесу после грозы, в горах, в чистой природной среде, где он считается показателем чистоты воздуха. Однако избыток озона неблагоприятен для жизнедеятельности организма, и, начиная с концентрации 0,1 мг/м3, он действует как раздражающий газ.
Присутствие же озона в воздухе крупных промышленных городов, загрязненном выбросами автотранспорта и промышленных объектов, в свете последних научных данных считается неблагоприятным признаком, поскольку в этих условиях он образуется в результате фотохимических реакций при формировании смога.
Высокая окислительная способность озона используется при обеззараживании воды
Углекислый газ активно влияет на тепловой баланс планеты, активизирует (возбуждает) дыхательный центр, участвует в поддержании гомеостаза, изменяет рН крови. Увеличение его содержания до 3% приводит к нарушению функции дыхания, появлению головной боли и снижению работоспособности. При содержании диоксида углерода 4-5% отмечается покраснение лица, головная боль, шум в ушах, повышение кровяного давления, сердцебиение, возбужденное состояние. При 8-10% наблюдается быстрая потеря сознания и наступает смерть. Концентрация диоксида углерода в воздухе жилых и общественных зданий даже при отсутствии в них вентиляции редко превышает 1%. ПДК (предельно допустимая концентрация) диоксида углерода жилых и общественных зданий не более 0,1%.
Другие составляющие воздуха, так называемые инертные газы (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон и др.), в обычных условиях физиологически индифферентны.