Норма содержания кислорода в атмосферном воздухе

Какой показатель содержания кислорода в воздухе считается пониженным?

Содержание кислорода в воздухе отличается в разных природных зонах и условиях. Наибольший уровень его содержания фиксируют на берегу океана (21,9%), а также в лесу и экологически чистых районах (21,6%). В городе нормой содержания кислорода в воздухе считается 20,9%.

При снижении этих показателей метеорологи могут предупреждать о «погодной гипоксии». Как правило, речь идет об уменьшении показателя всего на десятые, а то и сотые доли процента. Но и это становится ощутимым для организма.

Минимально допустимой концентрацией кислорода в воздухе, при которой человек может дышать самостоятельно и чувствовать себя относительно нормально, считается 19,5%. Снижение этого показателя до 16% приводит к головокружению и учащению дыхания, до 12-13% — к потере сознания, а до 7% — к коме и смерти.

Кто съедает кислород?

За последние 55 лет безвозвратно выведено из атмосферы не менее 4,4 % кислорода. Сегодня его остаётся не более 16%. В результате этого среднее атмосферное давление на уровне моря снизилось с 760 мм до 746 мм ртутного столба, т.е. за полвека мы потеряли 16 мм или около 20 км атмосферы: высота атмосферы уменьшилась со 101 до 80 км. Численные значения этих оценок можно корректировать, однако тенденции очевидны. Азот атмосферы не исчезает, значит, мы понизили атмосферное давление только за счёт удаления кислорода. Из этого следует: человеку и всему живому на планете грозит смерть от удушья.

Кислород из атмосферы убирают люди, переводя его в состояние воды и окислов. Основные процессы, уничтожающие кислород:сжигание углеводородов и производство металлов.

• На Земле в течение суток сжигается более 3,5 миллионов тонн нефти и более 4 млрд. м3 только учтённого природного газа. Помимо этого, сжигаются большие объёмы промышленного газа, ацетилена, угля, сланцев и всего, что горит. Для сжигания  1 кг угля или дров расходуется более 2 кг кислорода.
• За последние 100 лет на Земле были выплавлены миллиарды тонн железа (только в России за 10 лет — с 1990 г. по 2000 г. было выплавлено более 1,5 миллиарда тонн железа), около 70 % которого давно окислилось. Люди разбросали по Земле с ржавчиной огромную массу кислорода, возвратить который в атмосферу уже трудно. Способствуют этому процессу гонка вооружений и военные конфликты, создающие на планете огромные массы разрушенной военной техники, которая брошена ржаветь.

Уменьшение содержания кислорода в атмосфере — одна из возможных причин потепления климата. В результате снижения толщины атмосферы улучшилась проницаемость воздуха для солнечного излучения, Земля стала получать больше солнечной энергии. Чтобы остановить этот процесс, нужно откуда-то взять огромное количество кислорода. Но можно ли его получить, если на разложение одного литра воды требуется 12 киловатт электроэнергии?

Уничтожив огромную массу кислорода, люди понизили высоту и плотность озонового слоя, защищающего все живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца. Ультрафиолетовое излучение начинает угнетать растительность и вызывать заболевания людей и животных — этот процесс не остановить.

Атмосфера Земли стремительно теряет свой кислород

Атмосфера не является единственным источником кислорода. Например, водоёмы, дающие массу испарений, вызывают колебания состава воздуха и содержания кислорода. Но океаны забиты мусором, такие крупные течения, как Гольфстрим, деградируют.

Потери кислорода в атмосфере возмещаются растительностью суши и мирового океана, которые пока способны производить около 320 млрд тонн свободного кислорода. Однако потребление кислорода людьми растёт, а популяция растений на земле стремительно сокращается.

Фитопланктон  — фабрика кислорода – в значительной мере убит токсинами,  которые люди сбрасывают в моря.

Леса – «лёгкие» планеты, дают значительный прирост кислорода, но люди вырубили около 80% лесов, существовавших ещё 100 лет назад.

Активно сжигают кислород технические средства, созданные человеком. Автомобиль, проехавший 500 км, съедает годовую дыхательную норму человека. Один автомобиль за 2 часа работы поглощает столько кислорода, сколько дерево выделяет за 2 года. Самолёт, пролетевший 10 тыс. км, сжигает 30-50 т кислорода, что составляет суточное производство кислорода лесным массивом площадью 15-20 тыс. га.

Уровень кислорода в воздухе 10% и ниже смертелен для человека. Динамика роста потребления кислорода создаёт реальную возможность его полного истощения на Земле. Кроме этого, выбросы в атмосферу миллиардов тонн химических соединений и твёрдых частиц и аэрозолей делают атмосферный воздух всё менее пригодным для дыхания.

Хватит ли нам воздуха?

СоставПравить

Атмосфера Земли возникла в результате двух процессов: испарения вещества космических тел при их падении на Землю и выделения газов при вулканических извержениях (дегазация земной мантии). С выделением океанов и появлением биосферы атмосфера изменялась за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды ( ) и углекислого газа ( ), концентрация которого растёт с середины XX века.

Кроме указанных в таблице газов, в атмосфере содержатся   и другие оксиды азота ( ,  ), пропан и другие углеводороды,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , пары  ,  ,  , а также многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль). Самым редким газом в Земной атмосфере является  .

Физические свойстваПравить

Суммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1—5,3)⋅1018 кг. Из них масса сухого воздуха составляет (5,1352 ± 0,0003)⋅1018 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27⋅1016 кг.

Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна . Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура — −140,7 °C (~ 132,4 К); критическое давление — 3,7 МПа;   при 0 °C — 1,0048⋅103 Дж/(кг·К),   — 0,7159⋅103 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %.

За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,225 кг/м3, барометрическое давление 101,325 кПа, температура +15 °C, влажность 0 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Заметное увеличение содержания свободного кислорода в атмосфере Земли 2,4 млрд лет назад, по-видимому, явилось результатом очень быстрого перехода от одного равновесного состояния к другому. Первый уровень соответствовал крайне низкой концентрации О2 — примерно в 100 000 раз ниже той, что наблюдается сейчас. Второй равновесный уровень мог быть достигнут при более высокой концентрации, составляющей не менее чем 0,005 от современной. Содержание кислорода между двумя этими уровнями характеризуется крайней неустойчивостью. Наличие подобной «бистабильности» позволяет понять, почему в атмосфере Земли было так мало свободного кислорода в течение по крайней мере 300 млн лет после того, как его стали вырабатывать цианобактерии (синезеленые «водоросли»).

В настоящее время атмосфера Земли на 20% состоит из свободного кислорода, который есть не что иное как побочный продукт фотосинтеза цианобактерий, водорослей и высших растений. Очень много кислорода выделяется тропическими лесами, которые в популярных изданиях нередко называют легкими планеты. При этом, правда, умалчивается, что за год тропические леса потребляют практически столько же кислорода, сколько образуют. Расходуется он на дыхание организмов, разлагающих готовое органическое вещество, — в первую очередь бактерий и грибов. Для того, чтобы кислород начал накапливаться в атмосфере, хотя бы часть образованного в ходе фотосинтеза вещества должна быть выведена из круговорота — например, попасть в донные отложения и стать недоступной для бактерий, разлагающих его аэробно, то есть с потреблением кислорода.

Многие важные детали того, как установилось современное равновесие между поступлением кислорода в атмосферу и его изъятием, остаются невыясненными. Ведь заметное увеличение содержания кислорода, так называемое «Великое окисление атмосферы» (Great Oxidation), произошло только 2,4 млрд лет назад, хотя точно известно, что осуществляющие оксигенный фотосинтез цианобактерии были уже достаточно многочисленны и активны 2,7 млрд лет назад, а возникли они еще раньше — возможно, 3 млрд лет назад. Таким образом, в течение по крайней мере 300 миллионов лет деятельность цианобактерий не приводила к увеличению содержания кислорода в атмосфере.

Предположение о том, что в силу каких-то причин вдруг произошло радикальное увеличение чистой первичной продукции (то есть прироста органического вещества, образованного в ходе фотосинтеза цианобактерий), критики не выдержало. Дело в том, что при фотосинтезе преимущественно потребляется легкий изотоп углерода 12С, а в окружающей среде возрастает относительное содержание более тяжелого изотопа 13С. Соответственно, донные отложения, содержащие органическое вещество, должны быть обеднены изотопом 13С, который скапливается в воде и идет на образование карбонатов. Однако соотношение 12С и 13С в карбонатах и в органическом веществе отложений остается неизменным несмотря на радикальные изменения в концентрации кислорода в атмосфере. Значит, всё дело не в источнике О2, а в его, как выражаются геохимики, «стоке» (изъятии из атмосферы), который вдруг существенным образом сократился, что и привело к существенному увеличению количества кислорода в атмосфере.

Обычно считается, что непосредственно до «Великого окисления атмосферы» весь образующийся тогда кислород расходовался на окисление восстановленных соединений железа (а потом серы), которых на поверхности Земли было довольно много. В частности, тогда образовались так называемые «полосчатые железные руды». Но недавно Колин Гольдблатт, аспирант Школы наук об окружающей среде при Университете Восточной Англии (Норвич, Великобритания), совместно с двумя коллегами из того же университета пришли к выводу о том, что содержание кислорода в земной атмосфере может быть в одном из двух равновесных состояний: его может быть или очень мало — примерно в 100 тысяч раз меньше, чем сейчас, или уже довольно много (хотя с позиции современного наблюдателя мало) — не менее, чем 0,005 от современного уровня.

Вся система находится в неравновесном состоянии с точки зрения термодинамики. Основной же механизм восстановления нарушенного равновесия — окисление метана в верхних слоях атмосферы гидроксильным радикалом (см. Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого, «Элементы», 06.10.2006). Гидроксильный радикал, как известно образуется в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения. Но если кислорода в атмосфере много (по меньшей мере 0,005 от современного уровня), то в верхних ее слоях образуется озоновый экран, хорошо защищающий Землю от жестких ультрафиолетовых лучей и вместе с тем мешающий физико-химическому окислению метана.

Авторы приходят к несколько парадоксальному выводу о том, что само по себе существование оксигенного фотосинтеза не является достаточным условием ни для того, чтобы сформировалась богатая кислородом атмосфера, ни для того, чтобы возник озоновый экран. Данное обстоятельство следует учитывать в тех случаях, когда мы пытаемся найти признаки существования жизни на других планетах основываясь на результатах обследования их атмосферы.

См. также:Новая модель объясняет, почему в атмосфере Земли так медленно накапливался кислород, «Элементы», 10.08.2005.Кислород в древней атмосфере: «железное» доказательство подвергнуто сомнению, «Элементы», 27.10.2005.

Строение атмосферыПравить

Дневное и ночное состояние атмосферы Земли

Пограничный слой атмосферы

Нижний слой тропосферы (1—2 км толщиной), в котором состояние и свойства поверхности Земли непосредственно влияют на динамику атмосферы.

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом.
Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 метров.

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры воздуха с возрастанием высоты.

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до +0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. В середине XIX века полагали, что на высоте 12 км (6 тыс. туазов) заканчивается атмосфера Земли (Пять недель на воздушном шаре, 13 гл). В стратосфере располагается озоновый слой, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения.

Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера начинается на высоте 50-55 км и простирается до 80-100 км, точная высота границ мезосферы зависит от широты и времени года. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и так далее, обусловливают свечение атмосферы.

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около −90 °C).

Область атмосферы, прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура практически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Атмосферные слои до высоты 120 км

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до минус 110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~ 150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен редкими частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разрежённых пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы.

На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Загрязнение атмосферыПравить

В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом человеческой деятельности стал постоянный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленного в предыдущие геологические эпохи.
Громадные количества   потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических веществ растительного и животного происхождения, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание   в атмосфере возросло на 10 %, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 200—300 лет количество   в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата.

Сжигание топлива — основной источник загрязняющих газов ( ,  ,  ). Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до  , а оксид азота до   в верхних слоях атмосферы, которые в свою очередь взаимодействуют с парами воды, а образующиеся при этом серная кислота   и азотная кислота   выпадают на поверхность Земли в виде так называемых кислотных дождей. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца (тетраэтилсвинец  , его использование в бензине существенно снижено в последние десятилетия).

Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и пыльцы растений и другое), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и тому подобное). Интенсивный широкомасштабный вынос твёрдых частиц в атмосферу — одна из возможных причин изменений климата планеты.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАМКНУТОГО ПРОСТРАНСТВА

Работа в замкнутых пространствах является частью повседневных рабочих процессов на производстве.

Замкнутым считается пространство:

• с ограниченным или закрытым входом и выходом;
• не предназначенное для продолжительного пребывания в нем человека.

Замкнутое пространство, требующее разрешения на доступ, можно охарактеризовать как: обычное замкнутое пространство, для которого правдиво хотя бы одно из следующих утверждений:

• содержит или может содержать опасную атмосферу;
• содержит материалы, склонные к поглощению;
• устроено таким образом, что вошедший может оказаться в ловушке и задохнуться;
• содержит любую известную угрозу безопасности или здоровью.

Ниже приведены примеры замкнутых пространств:

• Резервуары для хранения и цистерны.
• Канализация и колодцы.
• Подземные хозяйственные помещения.
• Склады для сельскохозяйственной продукции.
• Железнодорожные цистерны.
• Бункеры на морских суднах.
• Тоннели.
• Зерновые элеваторы.

«Нечем дышать!» — говорит каждый свежий человек, прибывающий в Москву. Вылизанные улицы, газончики, строения столицы  — всё это теряет смысл в городе, накрытом куполом  удушливого смога.

Москва — город без кислорода. Жители мегаполиса постоянно испытывают его нехватку. Концентрация кислорода в воздухе составляет зачастую всего 15–18% (при норме около 21%). Эта небольшая казалось бы  разница – всего 3–5% — для нашего организма довольно ощутима. Ситуация усугубляется тем, что каждые 10 лет площадь зелёных насаждений — «лёгких» города уменьшается примерно на 5%.

Воздух: чем мы дышим?

Уничтожением последних «носовых платочков» зелени Москвы лихорадочно занимаются строители. Если бы в городе было вменяемое руководство, оно наложило бы строгий запрет на любые стройки в Москве и Подмосковье. Однако сегодня ударными темпами возводятся дороги, городское и пригородное жильё, торговые и офисные центры, культовые сооружения – мечети, церкви — действует пресловутый проект олигарха Ресина в содружестве с Патриархией – сооружение 200 храмов «шаговой доступности». Строителями движет жажда огромной прибыли на дорогой московской и подмосковной земле. Слово «кислород» в понятийном аппарате застройщиков и «отцов города» заведомо отсутствует. Наверняка для них Москва – не место для жизни, а поле чудес в стране дураков, где зарыв один золотой можно снять сто.

Чтобы дать людям дышать, Москву надо расселять, ибо уже сегодня здесь  реально около 17 млн человек и более 5 млн автомобилей.

Но «мудрые» правители решили и без того непотребно громадный город расширять, причём в Юго-Западном направлении, откуда дуют преимущественные ветры. Расширение Москвы быстро подвигает  город к тотальному удушью. Вырубка последних подмосковных лесов, дававших городу кислород, массовое строительство высоток, запирающих проветривание, всё это убьёт город в кратчайшие сроки. Безветрие медики называют «днями смертности». Ветры – спасение Москвы, т.к. ежегодно в воздух Москвы выбрасывается 1,3 миллионa тонн отравы (диоксид азота, оксид углерода, диоксид серы).  В одном кубометре московского воздуха содержится 7 миллиграммов отравляющих веществ. Каждый москвич вдыхает ежегодно 50 кг ядов. От грязного воздуха в Москве ежегодно умирает в четыре раза больше, чем от автокатастроф — около 3 500 человек.

Загрязнение воздуха в Москве и Подмосковье

Отдельная песня – московское метро. Здесь – та же безумная политика, что на поверхности: в период сооружения  первых станций их величали «дворцами пролетариата». Не очень вменяемые ребята зачем-то ваяли на транспортных коммуникациях статуи, мозаики, мраморные полы и колонны, абсолютно не соображая, что строят душегубку. Московское метро —  самое глубокое в мире, а значит, повышает артериальное давление и автоматически вызывает у человека ужас. Оно самое шумное, поскольку вагоны на металлических, а не резиновых колёсах (уровень шума 70-100 децибел), самое душное. Обновлённые герметичные вагоны с плохими кондиционерами – вообще безвоздушные камеры.

Информация о содержании кислорода в воздухе метро имеет секретность государственной тайны. Но ясно, что при почти полном отсутствии вентиляции в вагонах, особенно в случае остановки в туннеле,  дышать там нечем.

Падающий процент кислорода и растущее содержание ядов в воздухе очень быстро уничтожает привлекательность столицы. Всё меньше людей хотят платить за большие московские доходы астмой, раком лёгких, постоянным чувством усталости. Цены московской недвижимости падают и заведомо упадут настолько, что разжиревшие риэлторские конторы обанкротятся, а  гордые собой привилегированные москвичи станут экологическими беженцами.  Поскольку безумие властей и жителей  не позволяет и тем и другим сделать хоть какие-то шаги к исправлению ситуации, город ждёт печальный конец.

ТЕТРАЭДР ПОЖАРА

Для воспламенения требуется наличие четырех составляющих:

• топлива;
• кислорода для поддержания горения;
• нагревания или источника возгорания;
• цепной реакции (все три вышеупомянутые составляющие должны присутствовать в достаточных пропорциях для распространения огня).

Это называют тетраэдром пожара (ранее известный как треугольник пожара). Если хотя бы один из этих элементов отсутствует, воспламенение будет невозможным. Четвертая составляющая (цепная реакция) предполагает, что не все смеси топлива с кислородом при нагревании способны поддерживать горение. Необходимы особые пропорции, чтобы пламя могло распространяться. Это означает, что при обычном составе воздуха концентрация топлива должна находиться между LEL и UEL.

См. также Жидкий воздух

Химический составПравить

Состав земной атмосферы по объёму, за исключением водяного пара.

Состав воздуха может меняться в небольших пределах: в крупных городах содержание углекислого газа немного выше, чем в лесах; в высокогорье и на больших высотах концентрация кислорода немного ниже вследствие того, что молекулы кислорода тяжелее молекул азота и потому концентрация кислорода с высотой уменьшается быстрее.

Существенное влияние на концентрацию газов в воздухе оказывает водяной пар, концентрация которого зависит от температуры, влажности, времени года, климата. Так, при температуре 0 °C воздуха может содержать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов.

Концентрация и норма кислорода, какую он выполняет роль

Воздух – это естественная смесь различных газов. Больше всего в нем содержатся такие элементы, как азот (около 77%) и кислород, менее 2% составляют аргон, углекислый газ и прочие инертные газы.

Кислород, или О2 – второй элемент периодической таблицы и важнейший компонент, без которого вряд ли бы существовала жизнь на планете. Он участвует в разнообразных процессах, от которых зависит жизнедеятельность всего живого.

Состав воздуха

О2 выполняет функцию окислительных процессов в человеческом теле, которые позволяют выделить энергию для нормальной жизнедеятельности. В состоянии покоя человеческий организм требует около 350 миллилитров кислорода, при тяжелых физических нагрузках это значение возрастает в три-четыре раза.

Сколько процентов кислорода в воздухе, которым мы дышим? Норма равна 20,95%. Выдыхаемый воздух содержит меньшее количество О2 – 15,5-16%. Состав выдыхаемого воздуха также включает углекислый газ, азот и другие вещества. Последующее понижение процентного содержания кислорода приводит к нарушению работы, а критическое значение 7-8% вызывает летальный исход.

Содержание прочих элементов в воздухе в различных условиях представлено в таблице ниже.

Из таблица можно понять, например, что в выдыхаемом воздухе содержится очень много азота и дополнительных элементов, а вот О2 всего 16,3%. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе примерно составляет 20,95%.

Важно понять, что представляет собой такой элемент, как кислород. О2– наиболее распространенный на земле химический элемент, который не имеет цвета, запаха и вкуса. Он выполняет важнейшую функцию окисления в атмосфере.

Без восьмого элемента периодической таблицы нельзя добыть огонь. Сухой кислород позволяет улучшить электрические и защитные свойства пленок, уменьшать их объемный заряд.

Содержится этот элемент в следующих соединениях:

• Силикаты – в них присутствует примерно 48% О2.
• Воздух – 21%.
• Другие соединения в земной коре.

Воздух содержит в себе не только газообразные вещества, но и пары и аэрозоли, а также различные загрязняющие примеси. Это может быть пыль, грязь, другой различный мелкий мусор. В нем содержатся микробы, которые могут вызывать различные заболевания. Грипп, корь, коклюш, аллергены и прочие болезни – это лишь малый список негативных последствий, которые появляются при ухудшении качества воздуха и повышении уровня болезнетворных бактерий.

Процентное соотношение воздуха – это количество всех элементов, которые входят в его состав. Показать наглядно, из чего состоит воздух, а также процент кислорода в воздухе удобнее на диаграмме.

Диаграмма отображает, какого газа содержится больше в воздухе. Значения, приведенные на ней, будут немного отличаться для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Диаграмма — соотношение воздуха.

Выделяют несколько источников, из которых образуется кислород:

• Растения. Еще из школьного курса биологии известно, что растения выделяют кислород при поглощении углекислого газа.
• Фотохимическое разложение водяных паров. Процесс наблюдается под действием солнечного излучения в верхнем слое атмосферы.
• Перемешивание потоков воздуха в нижних атмосферных слоях.

Функции кислорода в атмосфере и для организма

Для человека огромное значение имеет так называемое парциальное давление, которое мог бы производить газ, если бы занимал весь занимаемый объем смеси. Нормальное парциальное давление на высоте 0 метров над уровнем моря составляет 160 миллиметров ртутного столба. Увеличение высоты вызывает уменьшение парциального давления. Этот показатель важен, так как от него зависит поступление кислорода во все важные органы и в кровяную систему.

Кислород нередко используется для лечения различных заболеваний. Кислородные баллоны, ингаляторы помогают органам человека нормально функционировать при наличии кислородного голодания.

Важно ! На состав воздуха влияют многие факторы, соответственно, может меняться процент кислорода. Негативная экологическая ситуация приводит к ухудшению качества воздуха. В мегаполисах и крупных городских поселениях пропорция углекислого газа (СО2) будет больше, чем в небольших поселениях или на лесных и заповедных территориях. Большое влияние оказывает и высота – процентное содержание кислорода будет меньше в горах. Можно рассмотреть следующий пример – на горе Эверест, которая достигает высоты 8,8 км, концентрация кислорода в воздухе будет ниже в 3 раза, чем в низине. Для безопасного пребывания на высокогорных вершинах требуется использовать кислородные маски.

Состав воздуха изменялся с течением лет. Эволюционные процессы, природные катаклизмы привели к изменениям в биосфере, поэтому уменьшился процент кислорода, необходимый для нормальной работы биоорганизмов. Можно рассмотреть несколько исторических этапов:

• 150 лет назад О2 занимал 26% от общего воздушного состава.
• В настоящее время концентрация кислорода в воздухе составляет чуть менее 21%.

Последующее развитие окружающего мира может привести к дальнейшему изменению состава воздуха. На ближайшее время маловероятно, что концентрация О2 может быть ниже 14%, так как это вызовет нарушение работы организма.

Изменение содержания кислорода в воздухе на потяжении нескольких веков.

К чему приводит недостаток кислорода

Малое поступление чаще всего наблюдается в душном транспорте, плохо проветриваемом помещении или на высоте. Понижение уровня содержания кислорода в воздухе может вызвать негативное влияние на организм. Происходит истощение механизмов, наибольшему влиянию подвергается нервная система. Причин, по которым организм страдает от гипоксии, можно выделить несколько:

• Кровяная нехватка. Вызывается при отравлении угарным газом. Подобная ситуация понижает кислородную составляющую крови. Это опасно тем, что кровь прекращает доставить кислород к гемоглобину.
• Циркуляторная нехватка. Она возможна при диабете, сердечной недостаточности. В такой ситуации ухудшается или становится невозможным транспорт крови.
• Гистотоксические факторы, влияющие на организм, могут вызвать потерю способности поглощать кислород. Возникает при отравлении ядами или из-за воздействия тяжелых металлов.

По ряду симптомов можно понять, что организму требуется О2. В первую очередь повышается частота дыхания. Также увеличивается частота сердечных сокращений. Эти защитные функции призваны поставить кислород в легкие и обеспечить им кровь и ткани.

Недостаток кислорода вызывает головные боли, повышенную сонливость, ухудшение концентрации. Единичные случаи не так страшны, их довольно просто подкорректировать. Для нормализации дыхательной недостаточности врач выписывает бронхорасширяющие лекарства и другие средства. Если же гипоксия принимает тяжелые формы, такие как потеря координации человека или даже коматозное состояние, то лечение усложняется.

Если обнаружены симптомы гипоксии, важно незамедлительно обратиться к доктору и не заниматься самолечением, так как применение того или иного лекарственного средства зависит от причин нарушения. Для легких случаем помогает лечение кислородными масками и подушками, кровяная гипоксия требует переливания крови, а корректировка циркулярных причин возможна только при операции на сердце или сосуды.

Невероятное путешествие кислорода по нашему организму

Заключение

Кислород – важнейшая составляющая воздуха, без которой невозможно осуществление многих процессов на Земле. Воздушный состав менялся в течение десятков тысяч лет из-за эволюционных процессов, но в настоящее время количество кислорода в атмосфере достигло значения в 21%. Качество воздуха, которым дышит человек, влияет на его здоровье, поэтому необходимо следить за его чистотой в помещении и постараться сократить загрязнение окружающей среды.

Атмосфера земли теряет кислород

Ученые не могут понять, почему атмосфера нашей планеты теряет кислород. Специалисты говорят о постоянном изменении уровня кислорода.

Но не стоит серьезно волноваться: за последние 800 000 лет уровень кислорода снизился на 0,7 процента, сообщает hi-news.ru.

«Мы провели анализ больше из-за интереса, нежели из-за каких-то ожиданий», — говорит геолог Дэниель Столпер из Принстонского университета.

«Мы не знали, будет ли уровень кислорода больше, меньше или останется на прежней отметке. Но, как выяснилось, существует весьма четкая тенденция».

Атмосферный уровень кислорода серьезно изменялся на протяжении всей истории Земли, однако получить какие-то конкретные цифры оказалось весьма сложной задачей даже для ученых. Нам известно, что в течение нескольких первых миллиардов лет в атмосфере нашей планеты вообще не было никакого кислорода. Затем, благодаря развитию крошечных водорослей — цианобактерий, — в небе постепенно стал скапливаться кислород, что впоследствии вызвало настоящий апокалипсис для бескислородных форм жизни.

С развитием и распространением жизни кислород продолжал накапливаться в нашей атмосфере до тех пор, пока его объем не стал достаточным для поддержания сложных форм жизни. За последние несколько сотен миллионов лет существенных изменений в кислородном уровне не было, поэтому жизнь в буквальном смысле процветала.

Если отбросить исторический аспект, то единственное, что известно ученым, так это то, что уровень кислорода очень динамический. Животные, например, и мы потребляем кислород каждую секунду. Поддерживать его уровень в атмосфере помогают растения, которые его производят в результате процесса, известного как фотосинтез. В это сложно поверить, но даже силикатные породы (если рассматривать вопрос в более длительном временном аспекте) «потребляют» кислород.

«Каждую тысячу лет или около того весь запас кислорода в нашей атмосфере превращается в воду, а затем опять в кислород. Но при этом каждый раз часть кислорода утрачивается», — говорит Столпер.

Проблема в том, что при достаточном количестве времени небольшая утечка может превратиться в очень серьезную катастрофу. Катастрофу мирового масштаба, способную изменить уровень обитаемости планеты. Поэтому Столпер, а также Джон Хиггинс и несколько их коллег из Принстонского университета решили выяснить, можно ли измерить этот уровень утечки.

Для решения этого вопроса ученые обратились к информации о самых крупных местах содержания огромных запасов кислорода на нашей планете. Речь идет о ледяных шапках Гренландии и Антарктиды, в которых содержатся заточенные пузырьки кислорода, представляющие собой своеобразные снимки нашей атмосферы за последние несколько миллионов лет. Изучив соотношение изотопов кислорода и азота в этих пузырьках, ученые смогли высчитать следующее: уровень кислорода за последние 800 000 лет снизился на 0,7 процента.

В опубликованной на днях в научном журнале Science статье ученые предложили несколько возможных объяснений. Геологическая история показывает, что скорость эрозийных процессов несколько увеличилась. В свою очередь, более резкие окислительные процессы свежих отложений атмосферой потребовали повышенного потребления кислорода. Долгоиграющие климатические изменения тоже могли сыграть свою роль. Если не брать в расчет вызванное деятельностью человека недавнее глобальное потепление, средняя температура нашей планеты за последние несколько миллионов лет постоянно снижалась.

Столпер добавляет, что могут быть и другие объяснения наблюдаемого спада, и выяснение истинной причины может оказаться довольно сложной задачей. Однако знание того, что именно регулирует кислородный цикл, действительно стоит тех усилий, что потребуются. В конце концов это знание может помочь нам понять то, что именно делает обитаемую планету обитаемой. На фоне поиска новых экзопланет эта информация может оказаться бесценной для науки.

Следует отметить, что анализ Столпера исключает один весьма важный аспект: последние 200 лет развития человеческой промышленности.

«Мы потребляем кислород в тысячу раз больше, чем раньше. Человечество серьезно сократило цикличность кислорода путем сжигания миллионов и миллиардов тонн углеродов», — комментирует ученый.

И хотя Столпер успокаивает, что в ближайшем будущем наша планета не утратит критический запас чистого воздуха для дыхания, «все это является очередным индикатором и доказательством нашей коллективной способности влиять на многие естественные процессы, происходящие на Земле, заметно их ускоряя во вред самим себе».

На ком сильнее сказываются «погодная гипоксия» и перепады других метеорологических параметров?

Пониженное содержание кислорода в воздухе может приводить к гипоксемии — состоянию организма, которое проявляется недостаточным содержанием кислорода в крови. При нем у человека могут возникать сонливость, головокружение, общая слабость. Также при гипоксемии наблюдаются учащение дыхания и сердцебиения, снижение артериального давления, возможны симптомы сердечной и дыхательной недостаточности, обмороки. Гипоксемия может ухудшить состояние людей, которые страдают заболеваниями органов дыхания и сердечно-сосудистой системы.

«Метеоновости» предупреждают, что погодные условия, сложившиеся в Москве, могут повлиять на самочувствие метеозависимых людей с различными хроническими заболеваниями. Чаще всего у них появляются головные боли, «ноют» суставы, обостряются болезни дыхательной системы, возникают симптомы психологического недомогания.

Наиболее восприимчивы к погодным колебаниям люди с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Из-за перепадов атмосферного давления возникает нагрузка на сосуды, что может приводить к учащению приступов стенокардии, колебаниям артериального давления, головным болям. Могут появиться одышка и ощущение нехватки кислорода.

В группе риска также находятся пожилые люди, особенно страдающие воспалительными заболеваниями суставов и органов дыхания. Синоптики предупреждают, что почувствовать недомогание могут и практически здоровые жители Москвы.

ПРОЦЕНТНЫЙ ОБЪЕМ

LEL метана составляет 5 об. %, а UEL — 15 об. %. Если концентрация метана в замкнутом пространстве достигает 2,5% — это 50% LEL (соответственно, 5 об. % — это 100% LEL). При концентрации от 5 до 15 об. % от искры может произойти взрыв. Для разных газов 100% LEL составляет разную концентрацию в процентном объеме. Ниже приведены несколько примеров.

LEL пропана составляет 2,1 об. %; LEL пентана — 1,5 об. %; LEL гексана — 1,1 об. %, а LEL бензина — 1,3 об. %.

Атмосфера Земли теряет кислород — National Geographic Россия

Количество кислорода в атмосфере напрямую влияет на эволюцию. В различные геологические эпохи из-за природных катаклизмов происходило изменение его уровня, и это приводило к перестройке экосистем. Например, около 300 миллионов лет назад концентрация кислорода в атмосфере составляла около 35%, и эти условия хорошо подходили для жизни гигантских насекомых.

В настоящее время уровень атмосферного кислорода достигает 20,9%, что на 0,7% меньше, чем было 800 тысяч лет назад. Такие данные получены геохимиками из Принстонского университета на основе исследований проб льда из Гренландии и Антарктиды, сформировавшихся в тот период. Замерзая, вода сохранила пузырьки воздуха, и их анализ позволяет делать вывод о концентрации кислорода в атмосфере.

В публикации по итогам исследования ученые говорят о том, что причины для паники пока нет: снижение слишком мало, чтобы оказать заметное влияние на современные экосистемы. Более важным является вопрос о причинах: они пока неизвестны.

Процесс более активного поглощения кислорода из атмосферы может быть следствием движения ледников. Отступая, они обнажают большие площади органических пород, впитывающих кислород. Еще одной причиной может служить охлаждение вод Мирового океана: его микроорганизмы при более низкой температуре активнее потребляют кислород.

Ученые подчеркивают, что промышленная революция и, соответственно, сжигание большого количества топлива, заметного влияния на эти процессы не оказала: Мировой океан остывает на протяжении последних 15 миллионов лет, и кислорода в атмосфере стало меньше независимо от деятельности человека. Более того: теоретически, при снижении уровня кислорода в атмосфере должен возрастать уровень углекислого газа, но его показатель за 800 тысяч лет остался почти неизменным.

Очевидно, что на планете происходят какие-то природные процессы, которые приводят к тому, что поглощение кислорода превышает его выработку. Узнайте о наличии кислорода в космосе.