Мінімальна кількість кисню у повітрі для дихання. Вимоги до газового складу повітря. Перенесення газів кров'ю

Маленькі діти часто запитують батьків про те, що таке і з чого зазвичай складається повітря. Але не кожен дорослий може правильно відповісти. Звичайно, всі вивчали будову повітря в школі під час уроків природознавства, але з роками ці знання могли забути. Спробуємо їх заповнити.

Що таке Повітря?

Повітря – це унікальна «субстанція». Його не можна побачити, доторкнутися, він без смаку. Саме тому так складно дати чітке визначення, що таке. Зазвичай просто кажуть – повітря, це те, чим ми дихаємо. Він знаходиться навколо нас, хоч ми його зовсім не помічаємо. Відчути його можна лише, коли дме сильний вітер чи з'являється неприємний запах.

Що буде, якщо зникне повітря? Без нього не може жити і працювати жоден живий організм, а отже, всі люди та тварини загинуть. Він необхідний для процесу дихання. Важливе значення має, наскільки чисте та корисне повітря, яким всі дихають.

Де знайти свіже повітря?

Найкорисніше повітря знаходиться:

• У лісах, особливо соснових.
• В горах.
• Біля моря.

Повітря в цих місцях відрізняється приємним ароматом і має корисні для організму властивості. Це пояснює, чому дитячі оздоровчі табориі різні санаторії розташовані неподалік лісових масивів, в горах або на морському узбережжі.

Насолодитися свіжим повітрям можна лише подалі від міста. З цієї причини багато людей купують дачні ділянки за межами населеного пункту. Деякі переїжджають на тимчасове чи постійне місце проживання у село, будують там будинки. Особливо так роблять сім'ї з маленькими дітьми. Люди їдуть, адже повітря на території міста є дуже забрудненим.

Проблема забруднення свіжого повітря

У сучасному світіпроблема забруднення довкілляособливо актуальна. Робота сучасних заводів, підприємств, атомних електростанцій, автомобілів негативно відбивається на природі. Вони викидають у повітря шкідливі речовини, які забруднюють атмосферу. Тому дуже часто люди в міських поселеннях відчувають нестачу свіжого повітря, що дуже небезпечно.

Серйозну проблему несе важке повітря всередині приміщення, що погано провітрюється, особливо якщо в ньому знаходяться комп'ютери та інша техніка. Присутня в такому місці, людина може почати задихатися від нестачі повітря, у неї з'являються головні болі, виникає слабкість.

Якщо вірити статистики, складеної Всесвітньою організацією охорони здоров'я, близько 7 мільйонів людських смертей на рік пов'язано із поглинанням забрудненого повітря на вулиці та у закритих приміщеннях.

Шкідливе повітря - вважається однією з головних причин виникнення такого страшного захворювання, як рак. Так стверджують організації, які займаються вивченням онкологічних захворювань.

Отже, необхідно вживати заходів профілактики.

Як отримати свіже повітря?

Людина буде здорова, якщо щодня зможе дихати свіжим повітрям. Якщо немає можливості переїхати за місто через важливу роботу, відсутність грошей або з інших причин, то необхідно шукати вихід із ситуації на місці. Щоб організм отримував необхідну норму свіжого повітря, слід дотримуватись таких правил:

1. Найчастіше бувати на вулиці, наприклад, прогулюватися вечорами у парках, садах.
2. Виїжджати у вихідні на прогулянку в ліс.
3. Постійно провітрювати житлові та робочі приміщення.
4. Посадити більше зелених рослин, особливо у робочих кабінетах, де є комп'ютери.
5. Бажано щорічно відвідувати курорти, розташовані на морі або в горах.

З яких газів складається повітря?

Щодня щомиті люди роблять вдих і видих, зовсім не замислюючись про повітря. Люди ніяк не реагують на нього, незважаючи на те, що він оточує їх усюди. Попри свою невагомість і невидимість для людського ока, повітря має досить складну структуру. Він включає взаємозв'язок кількох газів:

• Азот.
• Кисень.
• Аргон.
• Вуглекислий газ.
• Неон.
• Метан.
• Гелій.
• Криптон.
• Водень.
• Ксенон.

Основну частку повітря займає азот , масова частка якого дорівнює 78 відсоткам. 21 відсоток загальної кількостіприпадає на кисень - найзамінніший для життя людини газ. Відсотки, що залишилися, займають інші гази і водяну пару, з якої утворюються хмари.

Може виникнути питання, чому так мало кисню, трохи більше 20%? Цей газ є реактивним. Тому при збільшенні його частки в атмосфері значно зросте ймовірність виникнення пожеж у світі.

З чого складається повітря, яким ми дихаємо?

Два головні гази, що становлять основу повітря, яким ми дихаємо щодня:

• Кисень.
• Вуглекислий газ.

Вдихаємо кисень, видихаємо вуглекислий газ. Таку інформацію знає кожен школяр. Але звідки береться кисень? Основне джерело виробітку кисню - зелені рослини. Вони є споживачами вуглекислого газу.

Цікаво влаштований світ. У всіх життєвих процесах дотримується правило збереження балансу. Якщо десь щось пішло, то кудись щось прийшло. Так і із повітрям. Зелені насадження виробляють кисень, потрібний людству для дихання. Люди споживають кисень та виділяють вуглекислий газ, яким, у свою чергу, харчуються рослини. Завдяки цій системі взаємодії на планеті Земля існують життя.

Знаючи, з чого складається повітря, яким ми дихаємо, і як сильно воно забруднене в сучасний час, необхідно берегти рослинний світпланети і робити все можливе для збільшення представників зелених рослин.

Відео про склад повітря

Будова та склад атмосфери Землі, треба сказати, не завжди були постійними величинами в той чи інший період розвитку нашої планети. Сьогодні вертикальна будова цього елемента, що має загальну «товщину» 1,5-2,0 тис. км, представлена ​​кількома основними шарами, у тому числі:

1. Тропосфера.
2. Тропопаузою.
3. Стратосфера.
4. Стратопаузою.
5. Мезосферою та мезопаузою.
6. Термосфера.
7. Екзосферою.

Основні елементи атмосфери

Тропосфера є шаром, у якому спостерігаються сильні вертикальні та горизонтальні рухи, саме тут формується погода, осадові явища, кліматичні умови. Вона простягається на 7-8 кілометрів від поверхні планети майже повсюдно, крім полярних регіонів (там - до 15 км). У тропосфері спостерігається поступове зниження температури, приблизно 6,4°З кожним кілометром висоти. Цей показник може відрізнятися для різних широт та пір року.

Склад атмосфери Землі у цій частині представлений такими елементами та його відсотковими частками:

Азот – близько 78 відсотків;

Кисень – майже 21 відсоток;

Аргон – близько одного відсотка;

Вуглекислий газ – менше 0.05%.

Єдиний склад до висоти 90 км

Крім того, тут можна знайти пил, крапельки води, водяну пару, продукти горіння, кристалики льоду, морські солі, безліч аерозольних частинок та ін. Такий склад атмосфери Землі спостерігається приблизно до дев'яноста кілометрів висоти, тому повітря приблизно однакове за хімічним складом, не тільки у тропосфері, а й у вищележачих шарах. Але там атмосфера має інші фізичні характеристики. А шар, який має загальний хімічний складназивають гомосферою.

Які елементи входять до складу атмосфери Землі? У відсотках (за обсягом, у сухому повітрі) тут представлені такі гази як криптон (близько 1.14 х 10 -4), ксенон (8.7 х 10 -7), водень (5.0 х 10 -5), метан (близько 1.7 х 10 -4) 4), закис азоту (5.0 х 10 -5) та ін. У відсотках по масі з перерахованих компонентів найбільше закису азоту і водню, далі слідує гелій, криптон та ін.

Фізичні властивості різних атмосферних верств

Фізичні властивості тропосфери тісно пов'язані з її приляганням до планети. Звідси відбите сонячне тепло у формі інфрачервоних променівпрямує назад вгору, включаючи процеси теплопровідності та конвекції. Саме тому з віддаленням від земної поверхніпадає температура. Таке явище спостерігається до висоти стратосфери (11-17 кілометрів), потім температура стає практично незмінною до позначки 34-35 км, і далі йде знову зростання температур до висот 50 кілометрів (верхня межа стратосфери). Між стратосферою та тропосферою є тонкий проміжний шар тропопаузи (до 1-2 км), де спостерігаються постійні температуринад екватором - близько мінус 70 ° С і нижче. Над полюсами тропопауза «прогрівається» влітку до мінус 45°С, взимку температури тут коливаються біля позначки -65°С.

Газовий склад атмосфери Землі включає такий важливий елементяк озон. Його відносно трохи біля поверхні (десять мінус шостої від відсотка), оскільки газ утворюється під впливом сонячних променівіз атомарного кисню у верхніх частинах атмосфери. Зокрема, найбільше озону на висоті близько 25 км, а весь озоновий екран розташований в областях від 7-8 км в області полюсів, від 18 км на екваторі і до п'ятдесяти кілометрів загалом над поверхнею планети.

Атмосфера захищає від сонячної радіації

Склад повітря атмосфери Землі відіграє дуже важливу роль у збереженні життя, оскільки окремі хімічні елементиі композиції вдало обмежують доступ сонячної радіації до земної поверхні і людей, тварин, рослин, що живуть на ній. Наприклад, молекули водяної пари ефективно поглинають майже всі діапазони інфрачервоного випромінювання, крім довжин в інтервалі від 8 до 13 мкм. Озон же поглинає ультрафіолет аж до довжини хвиль в 3100 А. Без його тонкого шару (складе всього в середньому 3 мм, якщо його розташувати на поверхні планети) живуть можуть лише води на глибині більше 10 метрів і підземні печери, куди не доходить сонячна радіація .

Нуль за Цельсієм у стратопаузі

Між двома наступними рівнямиатмосфери, стратосфери та мезосфери, існує примітний шар - стратопауза. Він відповідає приблизно висоті озонних максимумів і тут спостерігається відносно комфортна для людини температура - близько 0°С. Вище стратопаузи, у мезосфері (починається десь на висоті 50 км і закінчується на висоті 80-90 км), спостерігається знову ж таки падіння температур зі збільшенням відстані від поверхні Землі (до мінус 70-80°С). У мезосфері зазвичай повністю згоряють метеори.

У термосфері – плюс 2000 К!

Хімічний склад атмосфери Землі в термосфері (починається після мезопаузи з висот близько 85-90 до 800 км) визначає можливість такого явища, як поступове нагрівання шарів дуже розрідженого «повітря» під впливом сонячного випромінювання. У цій частині «повітряного покривала» планети зустрічаються температури від 200 до 2000 К, які виходять у зв'язку з іонізацією кисню (понад 300 км атомарний кисень), а також рекомбінацією атомів кисню в молекули, що супроводжується виділенням великої кількостітепла. Термосфера – це місце виникнення полярних сяйв.

Вище термосфери знаходиться екзосфера - зовнішній шар атмосфери, з якого легкі атоми водню, що швидко переміщаються, можуть йти в космічний простір. Хімічний склад атмосфери Землі тут представлений більше окремими атомами кисню нижніх шарах, Атомами гелію в середніх, і майже виключно атомами водню - у верхніх. Тут панують високі температури- близько 3000 К та відсутній атмосферний тиск.

Як утворилася земна атмосфера?

Але, як згадувалося вище, такий склад атмосфери планета мала який завжди. Усього існує три концепції походження цього елемента. Перша гіпотеза припускає, що атмосфера була взята в процесі акреції з протопланетної хмари. Однак сьогодні ця теорія піддається суттєвій критиці, оскільки така первинна атмосфера повинна була бути зруйнована сонячним вітром від світила в нашій планетній системі. Крім того, передбачається, що леткі елементи не могли утриматися в зоні утворення планет за типом земної групи через занадто високі температури.

Склад первинної атмосфери Землі, як передбачає друга гіпотеза, міг бути сформований за рахунок активного бомбардування поверхні астероїдами та кометами, які прибули з околиць. Сонячна системана ранніх етапах розвитку. Підтвердити чи спростувати цю концепцію досить складно.

Експеримент у ІДГ РАН

Найправдоподібнішою є третя гіпотеза, яка вважає, що атмосфера з'явилася в результаті виділення газів з мантії земної кори приблизно 4 млрд. років тому. Цю концепцію вдалося перевірити в ІДГ РАН в ході експерименту під назвою «Царів 2», коли у вакуумі розігріли зразок речовини метеорного походження. Тоді було зафіксовано виділення таких газів як Н 2 , СН 4 , СО, Н 2 О, N 2 та ін. Тому вчені справедливо припустили, що хімічний склад первинної атмосфери Землі включав водяний і вуглекислий газ, пари фтороводню (HF), чадного газу (CO), сірководню (H 2 S), сполук азоту, водень, метан (СН 4), пари аміаку (NH 3), аргон та ін. у зв'язаному стані в органічних речовинах і гірських породах азот перейшов до складу сучасного повітря, а також знову в осадові породи та органічні речовини.

Склад первинної атмосфери Землі не дозволив би сучасним людямперебувати у ній без дихальних апаратів, оскільки кисню у необхідних кількостях тоді був. Цей елемент у значних обсягах з'явився півтора мільярда років тому, як вважають, у зв'язку з розвитком процесу фотосинтезу у синьо-зелених та інших водоростей, які є найдавнішими мешканцями нашої планети.

Мінімум кисню

На те, що склад атмосфери Землі спочатку був майже безкисневим, вказує на те, що в найдавніших (катархейських) породах знаходять легкоокислюваний, але не окислений графіт (вуглець). Згодом з'явилися так звані полосчасті залізні руди, які включали прошарки збагачених оксидів заліза, що означає появу на планеті. потужного джерелакисню у молекулярній формі. Але ці елементи траплялися лише періодично (можливо, ті ж водорості чи інші продуценти кисню з'явилися невеликими острівцями в безкисневій пустелі), тоді як світ був анаеробним. На користь останнього говорить те, що пірит, що легко окислюється, знаходили у вигляді гальки, обробленої течією без слідів хімічних реакцій. Оскільки текучі води неможливо знайти погано аэрированными, виробилася думка, що атмосфера на початок кембрія містила менше відсотка кисню від сьогоднішнього складу.

Революційна зміна складу повітря

Приблизно в середині протерозою (1,8 млрд років тому) відбулася «киснева революція», коли світ перейшов до аеробного дихання, в ході якого з однієї молекули поживної речовини (глюкоза) можна отримувати 38, а не дві (як при анаеробному диханні) одиниці енергії. Склад атмосфери Землі, у частині кисню, став перевищувати один відсоток від сучасного, став виникати озоновий шар, який захищає організми від радіації. Саме від неї «ховалися» під товстими панцирями, наприклад такі древні тварини, як трилобіти. З того часу і до нашого часу зміст основного «дихального» елемента поступово і повільно зростав, забезпечуючи різноманітність форм життя на планеті.

Повітря – суміш газів, необхідні існування та підтримки життя планети. Які його особливості та які речовини входять до складу повітря?

Повітря необхідне для дихання всім живим організмам. Він складається з азоту, кисню, аргону, вуглекислого газу та низки домішок. Склад атмосферного повітря може змінюватись в залежності від умов та місцевості. Так у міському середовищі рівень вуглекислого газу в повітрі в порівнянні з лісовою смугою підвищується через велику кількість транспортних засобів. У високогір'ї концентрація кисню знижується, оскільки молекули азоту легше, ніж молекули кисню. Тому концентрація кисню зменшується швидше.

Шотландський фізик та хімік Джозеф Блек у 1754 році досвідченим шляхом довів, що повітря – це не просто речовина, а саме газова суміш

Мал. 1. Джозеф Блек.

Якщо говорити про склад повітря у відсотках, то його основним компонентом є азот. Азот займає 78% всього обсягу повітря. Відсоткове співвідношення кисню в повітрі молекулі становить 20,9%. Азот та кисень – 2 основні елементи повітря. Вміст інших речовин значно менше і не перевищує 1%. Так, аргон займає обсяг 0,9%, а вуглекислий газ – 0,03%. Також повітря має такі домішки, як неон, криптон, метан, гелій, водень та ксенон.

Мал. 2. Склад повітря.

У виробничих приміщеннях велике значення надають аероіонному складу повітря. Наявні у повітрі негативно заряджені іони сприятливо впливають організм людини, заряджають його енергією, підвищують настрій.

Азот

Азот – головна складова повітря. Переклад назви елемента – «млявий» – може ставитися до азоту як просту речовину, але азот у зв'язаному стані є одним з головних елементів життя, входить до складу білків, нуклеїнових кислот, вітамінів і т.д.

Азот – елемент другого періоду, немає порушених станів, оскільки атом немає вільних орбіталей. Проте азот здатний виявляти переважно стані валентність як III, а й IV з допомогою утворення ковалентного зв'язку по донорно-акцепторному механізму з участю неподіленої електронної пари азоту. Ступінь окислення, яку може виявляти азот, змінюється у межах: від -3 до +5.

У природі азот зустрічається у вигляді простої речовини – газу N2 та у зв'язаному стані. У молекулі азоту атоми пов'язані міцним потрійним зв'язком (енергія зв'язку 940 кДж/моль). При нормальній температурі азот може взаємодіяти тільки з літієм. Після попередньої активізації молекул шляхом нагрівання, опромінення або дією каталізаторів азот вступає в реакції з металами та неметалами.

Кисень

Кисень – найпоширеніший елемент Землі: масова частка у земної корі 47,3%, а об'ємна частка у атмосфері – 20,95%, масова частка у живих організмах – близько 65%.

Практично у всіх сполуках (крім сполук з фтором та пероксидів) кисень проявляє постійну валентність II та ступінь окислення – 2. Атом кисню не має збуджених станів, оскільки на другому зовнішньому рівні немає вільних орбіталей. Як простий речовини кисень існує у вигляді двох алотропних видозмін - газів кисню О2 і озону О3. Найважливіша сполука кисню – це вода. Близько 71% земної поверхні займає водяна оболонка, без води неможливе життя.

Озон у природі утворюється з кисню повітря під час грозових розрядів, а лабораторії – пропусканням електричного розряду через кисень.

Мал. 3. Озон.

Озон – ще сильніший окислювач, ніж кисень. Зокрема? він окислює золото та платину

Газовий склад атмосферного повітря

Газовий склад повітря, яким ми дихаємо, має такий вигляд: 78% становить азот, 21% - кисень і 1% припадає на інші гази. Але у атмосфері великих промислових міст це співвідношення часто порушено. Значну частку становлять шкідливі домішки, зумовлені викидами підприємств та автотранспорту. Автотранспорт привносить в атмосферу багато домішок: вуглеводні невідомого складу, бенз(а)пірен, вуглекислий газ, сполуки сірки та азоту, свинець, чадний газ.

Атмосфера складається із суміші низки газів - повітря, в якому зважені колоїдні домішки - пил, крапельки, кристали та ін. З висотою склад атмосферного повітря змінюється мало. Однак, починаючи з висоти близько 100 км, поряд з молекулярним киснем і азотом з'являється і атомарний в результаті дисоціації молекул, і починається гравітаційний поділ газів. Понад 300 км в атмосфері переважає атомарний кисень, вище 1000 км - гелій і потім атомарний водень. Тиск та щільність атмосфери зменшуються з висотою; близько половини всієї маси атмосфери зосереджено в нижніх 5 км, 9/10 – у нижніх 20 км та 99,5% – у нижніх 80 км. На висотах близько 750 км щільність повітря падає до 10-10 г/м3 (тоді як біля земної поверхні вона близько 103 г/м3), але така мала щільність ще достатня виникнення полярних сяйв. Різкої верхньої межі атмосфера немає; щільність складових її газів

До складу атмосферного повітря, яким дихає кожен із нас, входять кілька газів, основними з яких є: азот(78.09%), кисень(20.95%), водень(0.01%) двоокис вуглецю (вуглекислий газ)(0.03%) та інертні гази (0,93%). Крім того, в повітрі завжди знаходиться деяка кількість водяних парів, кількість яких завжди змінюється зі зміною температури: чим вище температура, тим вміст пари більше і навпаки. Внаслідок коливання кол-ва водяної пари в повітрі відсотковий вміст у ньому газів також непостійно. Усі гази, що входять до складу повітря, безбарвні та не мають запаху. Вага повітря змінюється залежно як від температури, а й від вмісту у ньому водяної пари. При однаковій температурі вага сухого повітря більша, ніж вологого, т.к. водяні пари значно легші за пари повітря.

У таблиці наведено газовий склад атмосфери в об'ємному масовому відношенні, а також життя основних компонентів:

Властивості газів, що входять до складу атмосферного повітря, під тиском змінюються.

Наприклад: кисень під тиском більше двох атмосфер надає отруйну дію на організм.

Азот під тиском понад 5 атмосфер має наркотичну дію (азотне сп'яніння). Швидке піднесення з глибини викликає кесонну хворобу через бурхливе виділення бульбашок азоту з крові, як би спінюючи її.

Підвищення вуглекислого газу більше 3% дихальної суміші викликає смерть.

Кожен компонент, що входить до складу повітря, з підвищенням тиску до певних меж стає отрутою, здатною отруїти організм.

Дослідження газового складу атмосфери. Атмосферна хімія

Для історії бурхливого розвитку порівняно молодої галузі науки, що називається атмосферною хімією, найбільше підходить термін "спурт" (кидок), що застосовується у високошвидкісних видах спорту. Пострілом зі стартового пістолета, мабуть, послужили дві статті, опубліковані на початку 1970-х років. Йшлося про можливе руйнування стратосферного озону оксидами азоту - NO і NO 2 . Перша належала майбутньому нобелівському лауреату, а тоді співробітнику Стокгольмського університету П. Крутцену, який вважав ймовірним джерелом оксидів азоту в стратосфері закис азоту N 2 O природного походження, що розпадається під дією сонячного світла. Автор другої статті, хімік з Каліфорнійського університету в Берклі Г. Джонстон припустив, що оксиди азоту з'являються в стратосфері в результаті людської діяльності, А саме - при викидах продуктів згоряння реактивних двигунів висотних літаків

Звісно, ​​вищезгадані гіпотези виникли не так на порожньому місці. Співвідношення принаймні основних компонентів в атмосферному повітрі - молекул азоту, кисню, водяної пари та ін - було відомо набагато раніше. Вже у другій половині ХІХ ст. у Європі проводилися вимірювання концентрації озону у приземному повітрі. У 1930-ті роки англійський учений С.Чепмен відкрив механізм формування озону в суто кисневій атмосфері, вказавши набір взаємодій атомів і молекул кисню, а також озону без будь-яких інших складових повітря. Однак наприкінці 50-х років виміри за допомогою метеорологічних ракет показали, що озону в стратосфері набагато менше, ніж має бути згідно з циклом реакцій Чепмена. Хоча цей механізм і досі залишається основним, стало ясно, що існують якісь інші процеси, які також беруть активну участь у формуванні атмосферного озону.

Не зайве згадати, що знання в галузі атмосферної хімії до початку 70-х років здебільшого були отримані завдяки зусиллям окремих учених, чиї дослідження не були об'єднані якоюсь суспільно значущою концепцією і носили найчастіше суто академічний характер. Інша справа - робота Джонстона: згідно з його розрахунками, 500 літаків, літаючи по 7 годин на день, могли скоротити кількість стратосферного озону не менше ніж на 10%! І якби ці оцінки були справедливі, то проблема одразу ставала соціально-економічною, оскільки в цьому випадку всі програми розвитку надзвукової транспортної авіації та супутньої інфраструктури мали зазнати суттєвого коригування, а можливо, й закриття. До того ж тоді вперше реально постало питання, що антропогенна діяльність може стати причиною не локального, але глобального катаклізму. Природно, у ситуації теорія потребувала дуже жорсткої і водночас оперативної проверке.

Нагадаємо, що суть вищезгаданої гіпотези полягала в тому, що оксид азоту вступає в реакцію з озоном NO + O 3 ® NO 2 + O 2 потім діоксид азоту, що утворився в цій реакції, реагує з атомом кисню NO 2 + O ® NO + O 2 тим самим відновлюючи присутність NO в атмосфері, тоді як молекула озону втрачається безповоротно. При цьому така пара реакцій, що становить азотний каталітичний цикл руйнування озону, повторюється доти, доки будь-які хімічні або фізичні процеси не призведуть до видалення оксидів азоту з атмосфери. Так, наприклад, NO 2 окислюється до азотної кислоти HNO 3 добре розчинної у воді, і тому видаляється з атмосфери хмарами і опадами. Азотний каталітичний цикл дуже ефективний: одна молекула NO за час перебування в атмосфері встигає знищити десятки тисяч молекул озону.

Але, як відомо, біда не приходить одна. Незабаром фахівці з університетів США - Мічигана (Р.Столярські та Р.Цицероне) та Гарварда (С.Вофсі та М. Макелрой) - виявили, що в озону може бути ще більш нещадний ворог - з'єднання хлору. Хлорний каталітичний цикл руйнування озону (реакції Cl + O 3 ® ClO + O 2 і ClO + O ® Cl + O 2), за їх оцінками, був у кілька разів ефективніший за азотний. Стриманий оптимізм викликало лише те, що кількість хлору природного походження в атмосфері порівняно невелика, а отже, сумарний ефект його на озон може виявитися не надто сильним. Проте ситуація кардинально змінилася, коли у 1974 р. співробітники Каліфорнійського університету в Ірвіні Ш. Роуленд та М. Моліна встановили, що джерелом хлору в стратосфері є хлорфторвуглеводневі сполуки (ХФУ), які масово використовуються в холодильних установках, аерозольних упаковках тощо. Будучи негорючими, нетоксичними та хімічно пасивними, ці речовини повільно переносяться висхідними повітряними потоками від земної поверхні до стратосфери, де їх молекули руйнуються сонячним світлом, внаслідок чого виділяються вільні атоми хлору. Промислове виробництво ХФУ, що почалося в 30-ті роки, та їх викиди в атмосферу постійно нарощувалися у всі наступні роки, особливо у 70-ті та 80-ті. Таким чином протягом дуже короткого проміжку часу теоретики позначили дві проблеми атмосферної хімії, зумовлені інтенсивним антропогенним забрудненням.

Однак, щоб перевірити спроможність висунутих гіпотез, необхідно було виконати чимало завдань.

По перше,розширити лабораторні дослідження, у ході яких можна було б визначити чи уточнити швидкості перебігу фотохімічних реакцій між різними компонентами атмосферного повітря. Треба сказати, що існували на той час дуже мізерні дані про ці швидкості до того ж мали неабияку (до кількох сотень відсотків) похибку. Крім того, умови, в яких проводилися виміри, як правило, мало відповідали реаліям атмосфери, що серйозно посилювало помилку, оскільки інтенсивність більшості реакцій залежала від температури, а іноді від тиску чи густини атмосферного повітря.

По-друге,посилено вивчати радіаційно-оптичні властивості низки малих газів атмосфери у лабораторних умовах. Молекули значної кількості складових атмосферного повітря руйнуються ультрафіолетовим випромінюванням Сонця (у реакціях фотолізу), у тому числі як згадані вище ХФУ, але й молекулярний кисень, озон, оксиди азоту та ще. Тому оцінки параметрів кожної реакції фотолізу були настільки необхідні і важливі для правильного відтворення хімічних атмосферних процесів, як і швидкості реакцій між різними молекулами.

Атмосферне повітря є сумішшю різних газів. У його складі є постійні компоненти атмосфери (кисень, азот, вуглекислий газ), інертні гази (аргон, гелій, неон, криптон, водень, ксенон, радон), невеликі кількості озону, закису азоту, метану, йоду, водяної пари, а також у змінних кількостях різні домішки природного походження та забруднення, що утворюються в результаті виробничої діяльності людини.

Кисень (О2) найважливіша для людини частина повітря. Він необхідний здійснення окислювальних процесів в організмі. В атмосферному повітрі вміст кисню дорівнює 20,95%, у видихуваному людиною повітрі - 15,4-16%. Зниження його в атмосферному повітрі до 13-15% призводить до порушення фізіологічних функцій, а до 7-8% - до смерті.

Азот (N) – є основною складовою атмосферного повітря. Вдихається і видихається людиною повітря містить приблизно те саме кількість азоту - 78,97-79,2 %. Біологічна роль азоту полягає, головним чином, у тому, що він є розріджувачем кисню, оскільки в чистому кисні життя неможливе. Збільшення вмісту азоту до 93 % настає смерть.

Діоксид вуглецю (вуглекислий газ), СО2 – є фізіологічним регулятором дихання. Зміст у чистому повітрістановить 0,03%, у видихуваному людиною - 3%.

Зниження концентрації СО2 у повітрі, що вдихається, не становить небезпеки, т.к. необхідний рівень їх у крові підтримується регуляторними механізмами з допомогою виділення при обмінних процесах.

Підвищення вмісту вуглекислого газу у повітрі, що вдихається, до 0,2 % викликає у людини порушення самопочуття, при 3-4 % спостерігається збуджений стан, головний біль, Шум у вухах, серцебиття, уповільнення пульсу, а при 8% виникає важке отруєння, втрата свідомості і настає смерть.

Останнім часом концентрація діоксиду вуглецю повітря промислових міст збільшується внаслідок інтенсивного забруднення повітря продуктами згоряння палива. Підвищення в атмосферному повітрі СО2 призводить до появи в містах токсичних туманів та «парникового ефекту», пов'язаного із затримкою вуглекислотою теплового випромінювання землі.

Підвищення вмісту СО2 понад встановлену норму свідчить про загальне погіршення санітарного стану повітря, тому що поряд з діоксидом вуглецю можуть накопичуватися інші токсичні речовини, може погіршується іонізаційний режим, зростати запиленість та мікробна забрудненість.

Озон (О3). Основна його кількість відзначається лише на рівні 20-30 км від Землі. У приземних шарах атмосфери міститься мізерно мала кількість озону - трохи більше 0,000001 мг/л. Озон захищає живі організми землі від згубної дії короткохвильової ультрафіолетової радіації та одночасно поглинає довгохвильову інфрачервону радіацію, що виходить від Землі, оберігаючи її від надмірного охолодження. Озон має окислювальні здібності, тому в забрудненому повітрі міст його концентрація нижча, ніж у сільській місцевості. У зв'язку з цим озон вважався показником чистоти повітря. Однак останнім часом встановлено, що озон утворюється внаслідок фотохімічних реакцій при формуванні смогу, тому виявлення озону в атмосферному повітрі великих міст вважають показником його забруднення.

Інертні гази - не мають вираженого гігієнічного та фізіологічного значення.

Господарсько-виробнича діяльність людини є джерелом забруднення повітря різними газоподібними домішками та завислими частинками. Підвищений вміст шкідливих речовин в атмосфері та в повітрі приміщень несприятливо позначається на організмі людини. У зв'язку з цим найважливішим гігієнічним завданням є нормування їхнього допустимого вмісту в повітрі.

Санітарно-гігієнічний стан повітря прийнято оцінювати за гранично допустимими концентраціями (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони.

ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони - це концентрація, яка при щоденній 8-годинній роботі, але не більше 41 години на тиждень, протягом всього робочого стажу не викликає захворювань або відхилень у стані здоров'я сьогодення та наступних поколінь. Встановлюють ГДК середньодобову та максимально разову (дію до 30 хв у повітрі робочої зони). ГДК для однієї й тієї ж речовини може бути різною в залежності від тривалості його впливу на людину.

На харчових підприємствах основними причинами забруднення повітря шкідливими речовинамиє порушення технологічного процесу та аварійні ситуації (каналізації, вентиляції та ін.).

Гігієнічну небезпеку у повітрі приміщень представляють оксид вуглецю, аміак, сірководень, сірчистий газ, пил та інших., і навіть забруднення повітря мікроорганізмами.

Оксид вуглецю (СО) - газ без запаху та кольору, потрапляє у повітря як продукт неповного згоряння рідкого та твердого палива. Він викликає гостре отруєння при концентрації повітря 220-500 мг/м3 і хронічне отруєння - при постійному вдиханні концентрації 20-30 мг/м3. Середньодобова ГДК оксиду вуглецю в атмосферному повітрі – 1 мг/м3, у повітрі робочої зони – від 20 до 200 мг/м3 (залежно від тривалості роботи).

Діоксид сірки (S02) - найчастіше зустрічається домішка атмосферного повітря, оскільки сірка міститься в різних видахпалива. Цей газ має загальнотоксичну дію і викликає захворювання дихальних шляхів. Дратівна дія газу виявляється при концентрації його в повітрі понад 20 мг/м3. В атмосферному повітрі середньодобова ГДК діоксиду сірки – 0,05 мг/м3, у повітрі робочої зони – 10 мг/м3.

Сірководень (H2S) – зазвичай потрапляє в атмосферне повітря з відходами хімічних, нафтопереробних та металургійних заводів, а також утворюється та може забруднювати повітря приміщень внаслідок гниття харчових відходів та білкових продуктів. Сірководень має загальнотоксичну дію і викликає неприємні відчуття у людини при концентрації 0,04-0,12 мг/м3, а концентрація більше 1000 мг/м3 може стати смертельною. В атмосферному повітрі середньодобова ГДК сірководню – 0,008 мг/м3, у повітрі робочої зони – до 10 мг/м3.

Аміак (NH3) - накопичується в повітрі закритих приміщень при гнитті білкових продуктів, несправності холодильних установок з аміачним охолодженням, при аваріях каналізаційних споруд та ін. Токсичний для організму.

Акролеїн – продукт розкладання жиру при тепловій обробці, здатний викликати у виробничих умовах алергічні захворювання. ГДК у робочій зоні - 0,2 мг/м3.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) – відзначено їх зв'язок із розвитком злоякісних новоутворень. Найбільш поширеним і найактивнішим з них є 3-4-бенз(а)пірен, що виділяється при спалюванні палива: кам'яного вугілля, нафти, бензину, газу. Максимальна кількість 3-4-бенз(а)пірену виділяється при спалюванні кам'яного вугілля, мінімальна - при спалюванні газу. На харчових підприємствах джерелом забруднення повітря ПАВ може бути тривале використання перегрітого жиру. Середньодобова ГДК циклічних ароматичних вуглеводнів в атмосферному повітрі не повинна перевищувати 0,001 мг/м3.

Механічні домішки – пил, частинки ґрунту, диму, золи, сажі. Запиленість зростає при недостатньому озелененні території, неупорядкованих під'їзних шляхах, порушенні збору та вивезення відходів виробництва, а також при порушенні санітарного режиму прибирання приміщень (сухе або нерегулярне вологе прибирання та ін.). Крім того, запиленість приміщень збільшується при порушеннях у пристрої та експлуатації вентиляції, планувальних рішеннях (наприклад, при недостатній ізоляції комори овочів від виробничих цехів та ін.).

Вплив пилу на людину залежить від розмірів пилових частинок та їхньої частки. Найбільш небезпечні для людини порошинки розміром менше 1 мкм у діаметрі, т.к. вони легко проникають у легені і можуть стати причиною їх хронічного захворювання(Пневмоконіоз). Пил, що містить домішки отруйних хімічних сполук, має на організм токсичну дію.

ГДК сажі та кіптяви жорстко нормується, зважаючи на вміст канцерогенних вуглеводнів (ПАУ): середньодобова ГДК сажі - 0,05 мг/м3.

У кондитерських цехах великої потужності можлива запиленість повітря цукровим та борошняним пилом. Пил борошняний у вигляді аерозолів здатний викликати подразнення дихальних шляхів, а також алергічні захворювання. ГДК борошняного пилу в робочій зоні не повинна перевищувати 6 мг/м3. У цих межах (2-6 мг/м3) регламентуються гранично допустимі концентрації та інших видів рослинного пилу, що містить трохи більше 0,2 % сполук кремнію.