Zusammensetzung von Luft und Schadstoffen

Das atmosphärische Luftzusammensetzung oder die Atmosphäre wird durch den Anteil der verschiedenen darin enthaltenen Gase definiert, der sich im Laufe der Erdgeschichte ständig verändert hat. Die Atmosphäre des sich bildenden Planeten enthielt hauptsächlich H._zwei und andere Gase wie CO_zwei und H._zweiO. Vor ungefähr 4,4 Milliarden Jahren wurde die Zusammensetzung der atmosphärischen Luft hauptsächlich mit CO angereichert_zwei.

Mit dem Aufkommen des Lebens auf der Erde entsteht eine Ansammlung von Methan (CH₄) in der Atmosphäre, da die ersten Organismen Methanogene waren. Später erschienen photosynthetische Organismen, die die atmosphärische Luft mit O anreicherten_zwei.

Die Zusammensetzung der atmosphärischen Luft kann heute in zwei große Schichten unterteilt werden, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. die Homosphäre und die Heterosphäre.

Die Homosphäre befindet sich zwischen 80 und 100 km über dem Meeresspiegel und besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%), Argon (weniger als 1%), Kohlendioxid, Ozon, Helium, Wasserstoff und Methan andere Elemente in sehr geringen Anteilen vorhanden.

Die Heterosphäre besteht aus niedermolekularen Gasen und befindet sich über 100 km Höhe. Die erste Schicht zeigt N._zwei molekular, das zweite atomare O, das dritte Helium und das letzte besteht aus atomarem Wasserstoff (H).

Artikelverzeichnis

• 1 Geschichte
  • 1.1 Antikes Griechenland
  • 1.2 Entdeckung der Zusammensetzung der atmosphärischen Luft
• 2 Funktionen
  • 2.1 Herkunft
  • 2.2 Struktur
• 3 Zusammensetzung der primitiven atmosphärischen Luft
  • 3.1 CO2-Anreicherung
  • 3.2 Ursprung des Lebens, Anreicherung von Methan (CH4) und Abnahme des CO2
  • 3.3 Großes oxidatives Ereignis (Anreicherung von O2)
  • 3.4 Luftstickstoff und seine Rolle bei der Entstehung des Lebens
• 4 Aktuelle atmosphärische Luftzusammensetzung
  • 4.1 Homosphäre
  • 4.2 Heterosphäre
• 5 Referenzen

Geschichte

Studien zur atmosphärischen Luft begannen vor Tausenden von Jahren. In dem Moment, als primitive Zivilisationen Feuer entdeckten, begannen sie, eine Vorstellung von der Existenz von Luft zu haben..

Antikes Griechenland

Während dieser Zeit begannen sie zu analysieren, was Luft ist und welche Funktion sie hat. Zum Beispiel betrachteten Anaxímades von Milet (588 v. Chr. - 524 v. Chr.) Luft als lebenswichtig, da Lebewesen sich von diesem Element ernährten.

Empedokles von Akragas (495 v. Chr. - 435 v. Chr.) War seinerseits der Ansicht, dass es vier grundlegende Elemente für das Leben gibt: Wasser, Erde, Feuer und Luft..

Aristoteles (384 v. Chr. - 322 v. Chr.) Betrachtete auch, dass Luft eines der wesentlichen Elemente für Lebewesen sei.

Entdeckung der Zusammensetzung der atmosphärischen Luft

1773 entdeckte der schwedische Chemiker Carl Scheele, dass Luft aus Stickstoff und Sauerstoff (magmatischer Luft) besteht. Später, 1774, stellte der Brite Joseph Priestley fest, dass die Luft aus einer Mischung von Elementen bestand und dass eines davon lebenswichtig war.

1776 nannte der französische Antoine Lavoisier Sauerstoff zu dem Element, das er aus der thermischen Zersetzung von Quecksilberoxid isolierte.

1804 analysierten der Naturforscher Alexander von Humboldt und der französische Chemiker Gay-Lussac die Luft aus verschiedenen Teilen des Planeten. Die Forscher stellten fest, dass die atmosphärische Luft eine konstante Zusammensetzung hat.

Erst im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert wurden die anderen Gase entdeckt, die Teil der atmosphärischen Luft sind. Unter diesen haben wir 1894 Argon, dann 1895 Helium und 1898 andere Gase (Neon, Argon und Xenon).

Eigenschaften

Atmosphärische Luft wird auch als Atmosphäre bezeichnet und ist eine Mischung von Gasen, die den Planeten Erde bedeckt..

Quelle

Über den Ursprung der Erdatmosphäre ist wenig bekannt. Es wird angenommen, dass der Planet nach seiner Trennung von der Sonne von einer Hülle aus sehr heißen Gasen umgeben war.

Diese Gase reduzierten sich möglicherweise und kamen von der Sonne, die hauptsächlich aus H bestand_zwei. Andere Gase waren wahrscheinlich CO_zwei und H._zweiOder durch intensive vulkanische Aktivität emittiert.

Es wird vermutet, dass ein Teil der vorhandenen Gase abgekühlt, kondensiert und zu Ozeanen geführt hat. Die anderen Gase bildeten weiterhin die Atmosphäre und andere wurden in Gesteinen gelagert.

Struktur

Die Atmosphäre besteht aus verschiedenen konzentrischen Schichten, die durch Übergangszonen getrennt sind. Die Obergrenze dieser Schicht ist nicht klar definiert und wird von einigen Autoren über 10.000 km über dem Meeresspiegel platziert..

Die Anziehungskraft der Schwerkraft und die Art und Weise, wie Gase komprimiert werden, beeinflussen ihre Verteilung auf der Erdoberfläche. Somit befindet sich der größte Teil seiner Gesamtmasse (ca. 99%) in den ersten 40 km über dem Meeresspiegel..

Unterschiedliche Niveaus oder Schichten der atmosphärischen Luft haben unterschiedliche chemische Zusammensetzung und Temperaturschwankungen. Entsprechend seiner vertikalen Anordnung sind vom nächstgelegenen bis zum am weitesten von der Erdoberfläche entfernten die folgenden Schichten bekannt: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre.

In Bezug auf die chemische Zusammensetzung der atmosphärischen Luft werden zwei Schichten definiert: die Homosphäre und die Heterosphäre..

Homosphäre

Es befindet sich in den ersten 80-100 km über dem Meeresspiegel und hat eine homogene Zusammensetzung der Gase in der Luft. In diesem befinden sich die Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre.

Heterosphäre

Es liegt oberhalb von 100 km vor und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der in der Luft vorhandenen Gase variabel ist. Es passt zur Thermosphäre. Die Zusammensetzung der Gase variiert in verschiedenen Höhen.

Zusammensetzung der primitiven atmosphärischen Luft

Nach der Entstehung der Erde vor ungefähr 4.500 Millionen Jahren sammelten sich Gase an, die die atmosphärische Luft bildeten. Die Gase stammten hauptsächlich aus dem Erdmantel sowie aus dem Aufprall auf Planetesimale (Materieaggregate, aus denen die Planeten stammen)..

CO-Aufbau_zwei

Die große vulkanische Aktivität auf dem Planeten setzte verschiedene Gase in die Atmosphäre frei, wie z. B. N._zwei, CO_zwei und H._zweiO. Kohlendioxid begann sich als Karbonatisierung anzusammeln (der Prozess der Fixierung von CO_zwei atmosphärisch in Form von Carbonaten) war knapp.

Faktoren, die die CO-Fixierung beeinflussen_zwei Zu dieser Zeit gab es Regenfälle mit sehr geringer Intensität und ein sehr kleines kontinentales Gebiet.

Herkunft des Lebens, Anreicherung von Methan (CH₄) und Abnahme des CO_zwei

Die ersten Lebewesen, die auf dem Planeten erschienen, verwendeten CO_zwei und H._zwei atmen. Diese ersten Organismen waren anaerob und methanogen (sie produzierten eine große Menge Methan).

Methan sammelte sich in der atmosphärischen Luft an, da seine Zersetzung sehr langsam war. Es zersetzt sich durch Photolyse und in einer nahezu sauerstofffreien Atmosphäre kann dieser Prozess bis zu 10.000 Jahre dauern.

Nach einigen geologischen Aufzeichnungen gab es vor etwa 3,5 Milliarden Jahren einen Rückgang des CO_zwei in der Atmosphäre, die mit Luft in Verbindung gebracht wurde, die reich an CH ist₄ verstärkte die Regenfälle und begünstigte die Kohlensäure.

Großes oxidatives Ereignis (Akkumulation von O._zwei)

Es wird angenommen, dass vor etwa 2,4 Milliarden Jahren die Menge an O._zwei auf dem Planeten erreichte es wichtige Niveaus in der atmosphärischen Luft. Die Anreicherung dieses Elements ist mit dem Auftreten von photosynthetischen Organismen verbunden.

Die Photosynthese ist ein Prozess, der es ermöglicht, organische Moleküle aus anderen anorganischen Molekülen in Gegenwart von Licht zu synthetisieren. Während seines Auftretens wird O freigesetzt_zwei als Nebenprodukt.

Die hohe Photosyntheserate, die von Cyanobakterien (ersten photosynthetischen Organismen) erzeugt wurde, veränderte die Zusammensetzung der atmosphärischen Luft. Große Mengen von O._zwei die freigesetzt wurden, kehrten in die Atmosphäre zurück und oxidierten zunehmend.

Diese hohen Gehalte an O._zwei beeinflusste die Akkumulation von CH₄, da es den Photolyseprozess dieser Verbindung beschleunigte. Als Methan in der Atmosphäre dramatisch abnahm, sank die Temperatur des Planeten und es trat eine Vereisung auf..

Ein weiterer wichtiger Effekt der Akkumulation von O._zwei Auf dem Planeten war es die Bildung der Ozonschicht. Das Ö_zwei Die Atmosphäre dissoziiert unter Lichteinwirkung und bildet zwei atomare Sauerstoffpartikel.

Atomsauerstoff rekombiniert mit O._zwei molekular und bildet O.₃ (Ozon). Die Ozonschicht bildet eine Schutzbarriere gegen ultraviolette Strahlung und ermöglicht die Entwicklung von Leben auf der Erdoberfläche.

Atmosphärischer Stickstoff und seine Rolle bei der Entstehung des Lebens

Stickstoff ist ein wesentlicher Bestandteil lebender Organismen, da er für die Bildung von Proteinen und Nukleinsäuren notwendig ist. Die N._zwei atmosphärisch kann von den meisten Organismen nicht direkt verwendet werden.

Die Stickstofffixierung kann biotisch oder abiotisch sein. Es besteht aus der Kombination von N._zwei mit O._zwei oder H._zwei Ammoniak, Nitrate oder Nitrite zu bilden.

Der Inhalt von N._zwei in der atmosphärischen Luft sind sie in der Erdatmosphäre mehr oder weniger konstant geblieben. Während der Akkumulation von CO_zwei, Fixierung von N._zwei Aufgrund der Bildung von Stickoxiden, die durch die photochemische Dissoziation von H-Molekülen gebildet wurden, war es im Grunde genommen abiotisch_zweiO und CO_zwei welche waren die Quelle des O._zwei.

Wenn die Abnahme der CO-Spiegel auftrat_zwei in der Atmosphäre nahmen die Raten der Stickoxidbildung dramatisch ab. Es wird angenommen, dass während dieser Zeit die ersten biotischen Wege der N-Fixierung entstanden sind._zwei.

Aktuelle atmosphärische Luftzusammensetzung

Atmosphärische Luft besteht aus einer Mischung von Gasen und anderen recht komplexen Elementen. Seine Zusammensetzung wird hauptsächlich von der Höhe beeinflusst.

Homosphäre

Es wurde festgestellt, dass die chemische Zusammensetzung trockener atmosphärischer Luft auf Meereshöhe ziemlich konstant ist. Stickstoff und Sauerstoff machen ungefähr 99% der Masse und des Volumens der Homosphäre aus..

Luftstickstoff (N._zwei) liegt in einem Anteil von 78%, während Sauerstoff 21% der Luft ausmacht. Das nächsthäufigste Element in der Luft ist Argon (Ar), das weniger als 1% des Gesamtvolumens einnimmt.

Es gibt andere Elemente, die von großer Bedeutung sind, auch wenn sie in kleinen Anteilen vorliegen. Kohlendioxid (CO_zwei) liegt in einem Anteil von 0,035% vor und der Wasserdampf kann je nach Region zwischen 1 und 4% variieren.

Ozon (O.₃) liegt in einem Anteil von 0,003% vor, stellt jedoch eine wesentliche Barriere für den Schutz von Lebewesen dar. Auch in diesem Verhältnis finden wir verschiedene Edelgase wie Neon (Ne), Krypton (Kr) und Xenon (Xe).

Zusätzlich ist Wasserstoff vorhanden (H._zwei), Distickstoffoxide und Methan (CH₄) in sehr kleinen Mengen.

Ein weiteres Element, das Teil der Zusammensetzung der atmosphärischen Luft ist, ist das in Wolken enthaltene flüssige Wasser. Ebenso finden wir feste Elemente wie Sporen, Pollen, Asche, Salze, Mikroorganismen und kleine Eiskristalle..

Heterosphäre

Auf dieser Ebene bestimmt die Höhe die vorherrschende Art von Gas in der atmosphärischen Luft. Alle Gase sind leicht (niedriges Molekulargewicht) und in vier verschiedenen Schichten organisiert.

Es ist ersichtlich, dass mit zunehmender Höhe die häufiger vorkommenden Gase eine geringere Atommasse haben.

Zwischen 100 und 200 km Höhe gibt es eine größere Menge an molekularem Stickstoff (N._zwei). Das Gewicht dieses Moleküls beträgt 28,013 g / mol.

Die zweite Schicht der Heterosphäre besteht aus atomarem O und liegt zwischen 200 und 1000 km über dem Meeresspiegel. Atomic O hat eine Masse von 15.999 und ist weniger schwer als N._zwei.

Später finden wir eine Heliumschicht zwischen 1000 und 3500 km Höhe. Helium hat eine Atommasse von 4,00226.

Die letzte Schicht der Heterosphäre besteht aus atomarem Wasserstoff (H). Dieses Gas ist mit einer Atommasse von 1,007 das leichteste im Periodensystem.

Verweise

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