Il contenuto di ossigeno nell'aria atmosferica è. Composizione dell'aria in percentuale in volume: diagramma e fatti interessanti
L'aria è necessaria a tutti gli organismi viventi: gli animali per respirare e le piante per nutrirsi. Inoltre, l'aria protegge la Terra dalle dannose radiazioni ultraviolette del sole. I componenti principali dell'aria sono l'azoto e l'ossigeno. L'aria contiene anche piccole miscele di gas nobili, anidride carbonica e una certa quantità di particelle solide: fuliggine e polvere. Tutti gli animali hanno bisogno di aria per respirare. Circa il 21% dell'aria è ossigeno. Una molecola di ossigeno (O2) è costituita da due ossigeni legati.
Composizione dell'aria
La percentuale dei diversi gas presenti nell'aria varia leggermente a seconda del luogo, del periodo dell'anno e del giorno. L'azoto e l'ossigeno sono i componenti principali dell'aria. L'1% dell'aria è costituito da gas nobili, anidride carbonica, vapore acqueo e sostanze inquinanti come il biossido di azoto. I gas contenuti nell'aria possono essere separati da distillazione frazionata. L'aria viene raffreddata fino a quando i gas passano allo stato liquido (vedi articolo “”). Successivamente, la miscela liquida viene riscaldata. Ogni liquido ha il proprio punto di ebollizione e i gas formati durante l'ebollizione possono essere raccolti separatamente. L'ossigeno, l'azoto e l'anidride carbonica si muovono costantemente dall'aria verso l'aria e vi ritornano, vale a dire si verifica un ciclo. Gli animali inalano ossigeno dall'aria ed espirano anidride carbonica.
Ossigeno
Azoto
Più del 78% dell'aria è costituito da azoto. Anche le proteine, da cui sono costituiti gli organismi viventi, contengono azoto. La principale applicazione industriale dell'azoto è produzione di ammoniaca necessari per i fertilizzanti. A questo scopo, l'azoto viene combinato con. L'azoto viene pompato negli imballaggi per carne o pesce, perché... a contatto con l'aria ordinaria, i prodotti si ossidano e si deteriorano. Gli organi umani destinati al trapianto vengono conservati nell'azoto liquido perché freddo e chimicamente inerte. Una molecola di azoto (N2) è costituita da due atomi di azoto legati.
gas nobili
I gas nobili sono 6 dell'8° gruppo. Sono estremamente chimicamente inerti. Solo loro esistono sotto forma di singoli atomi che non formano molecole. A causa della loro passività, alcuni di essi vengono utilizzati per riempire le lampade. Lo xeno non viene praticamente utilizzato dall'uomo, ma l'argon viene pompato nelle lampadine e le lampade fluorescenti sono riempite con krypton. Il neon lampeggia in rosso-arancione quando è carico elettricamente. Viene utilizzato nei lampioni al sodio e nelle lampade al neon. Il radon è radioattivo. Si forma dal decadimento del radio metallico. La scienza non conosce alcun composto dell'elio e l'elio è considerato completamente inerte. La sua densità è 7 volte inferiore a quella dell'aria, motivo per cui i dirigibili ne sono pieni. I palloncini riempiti di elio sono dotati di attrezzature scientifiche e lanciati nell'atmosfera superiore.
Effetto serra
Questo è il nome dell'aumento attualmente osservato del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera e del conseguente aumento il riscaldamento globale, cioè. aumento delle temperature medie annuali in tutto il mondo. L’anidride carbonica impedisce al calore di lasciare la Terra, proprio come il vetro mantiene alte temperature all’interno di una serra. Poiché c’è più anidride carbonica nell’aria, più calore viene intrappolato nell’atmosfera. Anche un leggero riscaldamento provoca l’innalzamento del livello del mare, il cambiamento dei venti e lo scioglimento di parte del ghiaccio ai poli. Gli scienziati ritengono che se i livelli di anidride carbonica aumentassero altrettanto rapidamente, nell’arco di 50 anni la temperatura media potrebbe aumentare da 1,5°C a 4°C.
Composizione chimica dell'aria
L'aria ha la seguente composizione chimica: azoto-78,08%, ossigeno-20,94%, gas inerti-0,94%, anidride carbonica-0,04%. Questi indicatori nello strato basale possono fluttuare entro limiti insignificanti. Una persona ha bisogno principalmente di ossigeno, senza il quale non può vivere, come altri organismi viventi. Ma ora è stato studiato e dimostrato che anche altri componenti dell'aria sono di grande importanza.
L'ossigeno è un gas incolore e inodore, altamente solubile in acqua. Una persona inala circa 2722 litri (25 kg) di ossigeno al giorno a riposo. L'aria espirata contiene circa il 16% di ossigeno. L'intensità dei processi ossidativi nel corpo dipende dalla quantità di ossigeno consumato.
L'azoto è un gas incolore, inodore, poco attivo, la sua concentrazione nell'aria espirata rimane pressoché invariata. Svolge un importante ruolo fisiologico nella creazione della pressione atmosferica, che è vitale, e, insieme ai gas inerti, diluisce l'ossigeno. Con gli alimenti vegetali (soprattutto legumi), l'azoto in forma legata entra nel corpo animale e partecipa alla formazione delle proteine animali e, di conseguenza, delle proteine del corpo umano.
L'anidride carbonica è un gas incolore dal sapore aspro e dall'odore particolare, altamente solubile in acqua. Nell'aria espirata dai polmoni ne contiene fino al 4,7%. Un aumento del contenuto di anidride carbonica del 3% nell'aria inalata influisce negativamente sullo stato del corpo, si verificano sensazioni di compressione della testa e mal di testa, la pressione sanguigna aumenta, il polso rallenta, appare l'acufene e può verificarsi agitazione mentale. Quando la concentrazione di anidride carbonica nell'aria inalata aumenta al 10%, si verifica la perdita di coscienza e quindi può verificarsi l'arresto respiratorio. Grandi concentrazioni portano rapidamente alla paralisi dei centri cerebrali e alla morte.
Le principali impurità chimiche che inquinano l'atmosfera sono le seguenti.
Monossido di carbonio(CO) è un gas incolore e inodore, il cosiddetto “monossido di carbonio”. Formato a seguito della combustione incompleta di combustibili fossili (carbone, gas, petrolio) in condizioni di mancanza di ossigeno a basse temperature.
Diossido di carbonio(CO 2), o anidride carbonica, è un gas incolore con odore e sapore aspri, prodotto della completa ossidazione del carbonio. È uno dei gas serra.
Diossido di zolfo(SO 2) o anidride solforosa è un gas incolore con un odore pungente. Si forma durante la combustione di combustibili fossili contenenti zolfo, principalmente carbone, nonché durante la lavorazione dei minerali di zolfo. È coinvolto nella formazione delle piogge acide. L'esposizione a lungo termine al biossido di zolfo negli esseri umani porta a disturbi circolatori e arresto respiratorio.
Ossido d'azoto(ossido e biossido di azoto). Si formano durante tutti i processi di combustione, principalmente sotto forma di ossido di azoto. L'ossido nitrico si ossida rapidamente in biossido, che è un gas rosso-bianco con un odore sgradevole che ha un forte effetto sulle mucose umane. Maggiore è la temperatura di combustione, più intensa è la formazione di ossidi di azoto.
Ozono- un gas con un odore caratteristico, un agente ossidante più forte dell'ossigeno. È considerato uno dei più tossici tra tutti gli inquinanti atmosferici comuni. Nello strato atmosferico inferiore, l'ozono si forma attraverso processi fotochimici che coinvolgono il biossido di azoto e i composti organici volatili (COV).
Idrocarburi- composti chimici del carbonio e dell'idrogeno. Questi includono migliaia di diversi inquinanti atmosferici contenuti nella benzina incombusta, nei liquidi utilizzati nel lavaggio a secco, nei solventi industriali, ecc. Molti idrocarburi sono pericolosi di per sé. Ad esempio, il benzene, uno dei componenti della benzina, può causare la leucemia e l'esano può causare gravi danni al sistema nervoso umano. Il butadiene è un forte cancerogeno.
Guidaè un metallo grigio-argento tossico in qualsiasi forma conosciuta. Ampiamente usato nella produzione di saldature, vernici, munizioni, leghe da stampa, ecc. Il piombo e i suoi composti, quando entrano nel corpo umano, riducono l'attività degli enzimi e interrompono il metabolismo, inoltre hanno la capacità di accumularsi nel corpo umano; I composti di piombo rappresentano una minaccia particolare per i bambini, interrompendo il loro sviluppo mentale, la crescita, l'udito, la parola e la capacità di concentrazione.
Freon- un gruppo di sostanze contenenti alogeni sintetizzate dall'uomo. I freon, che sono carboni clorurati e fluorurati (CFC), in quanto gas economici e non tossici, sono ampiamente utilizzati come refrigeranti nei frigoriferi e nei condizionatori d'aria, come agenti schiumogeni, negli impianti antincendio a gas e come fluido di lavoro delle confezioni aerosol (vernici, deodoranti).
Polvere industriale A seconda del meccanismo della loro formazione, sono suddivisi nelle seguenti classi:
polvere meccanica - formata a seguito della macinazione del prodotto durante il processo tecnologico,
sublimati - si formano a seguito della condensazione volumetrica dei vapori di sostanze durante il raffreddamento del gas fatto passare attraverso un apparato, installazione o unità tecnologica,
cenere volante - un residuo di combustibile non combustibile contenuto nei gas di combustione in sospensione, formato dalle sue impurità minerali durante la combustione,
La fuliggine industriale è un carbonio solido e altamente disperso che fa parte delle emissioni industriali e si forma durante la combustione incompleta o la decomposizione termica degli idrocarburi.
Il parametro principale che caratterizza le particelle sospese è la loro dimensione, che varia in un ampio intervallo, da 0,1 a 850 micron. Le particelle più pericolose vanno da 0,5 a 5 micron, poiché non si depositano nelle vie respiratorie e vengono inalate dall'uomo.
Diossine appartengono alla classe dei composti policiclici policlorurati. Sotto questo nome sono riunite più di 200 sostanze: dibenzodiossine e dibenzofurani. L'elemento principale delle diossine è il cloro, che in alcuni casi può essere sostituito dal bromo, inoltre le diossine contengono ossigeno, carbonio e idrogeno;
L'aria atmosferica agisce come una sorta di mediatore dell'inquinamento di tutti gli altri oggetti naturali, contribuendo alla diffusione di grandi masse di inquinamento su distanze considerevoli. Le emissioni industriali (impurità) trasportate attraverso l’aria inquinano gli oceani, acidificano il suolo e l’acqua, modificano il clima e distruggono lo strato di ozono.
Composizione chimica dell'aria atmosferica e suo significato igienico.
Composizione chimica dell'aria atmosferica. L'aria atmosferica è una miscela di molte sostanze gassose. La maggior parte dell'aria è costituita da ossigeno e azoto; inoltre contiene anidride carbonica, argon, neon, elio e altri gas. Ossigeno O2- la componente più importante dell'aria atmosferica 20,95%. Il corpo umano è sensibile alla mancanza di ossigeno. Una diminuzione del suo contenuto nell'aria al 17% porta ad un aumento della frequenza cardiaca e della respirazione. Con una concentrazione di ossigeno dell'11-13% si osserva una grave carenza di ossigeno, che porta ad un forte calo delle prestazioni. Un contenuto del 7-8% di ossigeno nell'aria è incompatibile con la vita. Insieme ai processi di consumo si verificano continuamente anche processi inversi: il ripristino dell'ossigeno nell'aria grazie al suo rilascio da parte delle parti verdi delle piante, quindi il contenuto di ossigeno nell'aria atmosferica rimane quasi costante. Per il corpo, è importante la pressione parziale dell'ossigeno, e non il suo contenuto assoluto nell'aria inalata, poiché la transizione dell'ossigeno dall'aria alveolare al sangue e da esso al tessuto avviene sotto l'influenza della differenza di pressione parziale. La pressione parziale dell'ossigeno diminuisce con l'aumentare dell'altitudine sul livello del mare. Un calo della pressione parziale provoca una carenza di ossigeno nell'uomo e negli animali (una diminuzione della saturazione di ossigeno nel sangue) e i processi ossidativi nei tessuti vengono interrotti. La salute generale peggiora, si osserva una respirazione rapida. La carenza di ossigeno si verifica, ad esempio, quando si scalano le montagne, ecc. Anche salire ad un'altitudine di 300 m può causare mal di montagna o mal di montagna. Tuttavia, l’allenamento a lungo termine o la vita costante in alta quota rendono il corpo meno sensibile alla mancanza di ossigeno. Un aumento dosato della pressione parziale dell'ossigeno nell'aria nelle camere a pressione viene utilizzato in chirurgia, terapia e cure d'emergenza. L'ossigeno nella sua forma pura ha un effetto tossico. Pertanto, negli esperimenti sugli animali è stato dimostrato che quando respirano ossigeno puro, gli animali presentano atelettasia nei polmoni dopo 1-2 ore, ridotta permeabilità capillare nei polmoni dopo 3-6 ore e edema polmonare dopo 24 ore. Utilizzato in medicina: nei cuscini di ossigeno (40 - 60% O2), in camere a pressione (metodo di ossigenazione iperbarica).
Azoto N2- la componente principale dell'aria atmosferica, rappresentando circa il 78% del suo volume. L'azoto appartiene ai gas inerti; non supporta la respirazione e la combustione. Svolge un importante ruolo biologico, partecipando al ciclo delle sostanze azotate. Inoltre, l'azoto funge da diluente per l'ossigeno, poiché la vita nell'ossigeno puro è impossibile a concentrazioni di azoto superiori ai limiti consentiti (90-93%), si verifica la morte. Le proprietà sfavorevoli più pronunciate dell'azoto compaiono a pressione atmosferica elevata, che è associata al suo effetto narcotico e alla partecipazione allo sviluppo della malattia da decompressione. Anidride carbonica CO2, o anidride carbonica, è presente nell'aria atmosferica in piccole quantità. I processi vitali degli organismi viventi, i processi di combustione, decadimento, fermentazione sono accompagnati dal suo rilascio. Tuttavia, nonostante le numerose fonti di formazione di anidride carbonica, non si verifica un aumento significativo dell'aria atmosferica. Ciò è spiegato dal fatto che l'anidride carbonica viene assorbita dalle piante e il carbonio è coinvolto nella costruzione di sostanze organiche e l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera. Nell'aria delle città industriali, il contenuto di anidride carbonica è leggermente superiore a quello dell'aria delle aree suburbane, il che si spiega con il suo ingresso nei gas di scarico delle imprese industriali e delle strutture comunali, nei gas di scarico dei veicoli, ecc. L'anidride carbonica è uno stimolante fisiologico del centro respiratorio, pertanto un aumento del suo contenuto (oltre il 4%) provoca un aumento della respirazione. In condizioni naturali, ci sono casi in cui l'anidride carbonica si accumula in concentrazioni elevate, anche pericolose per la vita, ad esempio in pozzi abbandonati, miniere, scantinati, ecc. Tuttavia, le normali concentrazioni di anidride carbonica nell’aria atmosferica non hanno alcun significato igienico. Dal punto di vista igienico, il contenuto di anidride carbonica è un indicatore con cui si giudica il grado di pulizia dell'aria negli edifici residenziali e pubblici. La concentrazione massima consentita di anidride carbonica negli edifici residenziali e pubblici è dello 0,1%. Alto contenuto ozono O3 provoca numerosi fenomeni ottici (miraggi) e ha un impatto significativo sull'intensità e sulla composizione spettrale della radiazione elettromagnetica. L'ozono assorbe le radiazioni ultraviolette a onde corte, dannose per gli organismi viventi. Applicazione in medicina: deodorizzazione dell'aria (distrugge gli odori putrefattivi), disinfezione dell'aria e dell'acqua. A gas inerti contenuti nell'aria atmosferica includono argon, neon, elio, kripton ecc. Chimicamente sono inerti e il loro effetto pericoloso sul corpo è associato alla loro radioattività. In condizioni naturali determinano la radioattività naturale dell'atmosfera; nelle concentrazioni in cui si trovano nell'atmosfera, non hanno effetti negativi sull'uomo.
Inquinamento dell'aria- questa è la formazione di composti, agenti o sostanze fisico-chimici in esso, causati da fattori sia naturali (naturali) che artificiali (antropogenici) (Tabella 1). Tabella 1. Fonti di inquinamento atmosferico
Tra gli immediati naturali impurità aria atmosferica - si riferisce all'ammoniaca, che entra nell'aria a seguito della decomposizione delle sostanze organiche azotate. E l'idrogeno solforato, che entra nell'aria a causa del decadimento delle sostanze proteiche, tra cui lo zolfo, nonché il vapore acqueo e la polvere. Le fonti naturali di inquinamento atmosferico sono, innanzitutto, le emissioni vulcaniche, gli incendi delle foreste e delle steppe, le tempeste di polvere, le tempeste marine e i tifoni. Le eruzioni vulcaniche e gli incendi boschivi portano a disastri su larga scala. Le eruzioni vulcaniche rilasciano enormi volumi di aerosol, particelle esterne che vengono trasportate dai venti troposferici e stratosferici e assorbono parte della radiazione solare. Caratteristiche della formazione dell'ambiente aereo in una grande città. Tutto l'inquinamento atmosferico può essere suddiviso in tre tipologie: 1. Solido (polvere, fuliggine, ecc.). 2. Liquido (vapore). 3. Gassoso. I composti più attivi dal punto di vista dell'interazione chimica con i componenti dell'atmosfera e della biosfera sono zolfo, azoto, fosforo, alogeni, fenoli e formaldeide. Secondo dati approssimativi, ogni anno centinaia di milioni di tonnellate di ossidi di zolfo entrano nell'atmosfera (dal biossido di zolfo rilasciato nell'aria dai sistemi energetici si formano acidi contenenti zolfo, che poi cadono dall'atmosfera sotto forma di cosiddetti acidi pioggia), azoto, derivati alogeno e altri composti. Le principali fonti di inquinamento atmosferico sono l'energia, il trasporto stradale e aereo, la metallurgia ferrosa e non ferrosa, l'industria chimica e petrolchimica. L’inquinamento atmosferico ha un impatto diretto sulla salute umana. Aumenta il numero delle malattie della pelle, delle malattie delle mucose delle vie respiratorie e degli occhi, delle neoplasie maligne dei polmoni, di varie malattie croniche in netto peggioramento, ecc. L'aumento dell'inquinamento atmosferico riduce anche la resistenza complessiva dell'organismo. Il fumo e i gas di scarico (soprattutto l'anidride solforosa) presenti sulle aree industriali e nelle grandi città possono portare alla formazione di smog (nebbia tossica). Le concentrazioni di sostanze inquinanti, come ossidi di zolfo, polvere aerodispersa e monossido di carbonio, possono raggiungere rapidamente livelli pericolosi per la salute umana e portare a problemi respiratori, irritazione delle mucose, problemi circolatori e spesso alla morte. Possono rappresentare un pericolo particolare per i bambini piccoli, gli anziani e i malati. Il disastro dello smog di Londra del 1952 uccise 4.000 persone in due settimane. Nel 1952, il forte smog nella regione della Ruhr uccise 150 persone. Esistono due tipi di smog: invernale (Londra) ed estivo (Los Angeles). Il presupposto meteorologico per lo smog invernale è un tempo calmo e senza vento (inversione di temperatura). In questo caso, uno strato di aria più calda si trova sopra lo strato di aria fredda terrestre (sotto i 700 m) e non c'è quasi alcun movimento d'aria vicino alla superficie terrestre (meno di 3 m/s). Lo scambio d'aria orizzontale e verticale è difficile. Gli inquinanti, che solitamente vengono distribuiti attraverso alti camini in alti strati d'aria e trasportati su lunghe distanze, in questo caso si accumulano nello strato terrestre. Lo smog estivo è chiamato smog fotochimico. In presenza di ossidi di azoto e idrocarburi nell'aria atmosferica e di intensa radiazione solare si formano fotoossidanti, principalmente ozono. Nell’Europa centrale questo tipo di smog si osserva raramente. Ridurre le emissioni di sostanze inquinanti è l’unico modo per prevenire la formazione dello smog. Sviluppata la regolamentazione igienica delle sostanze nocive nell'aria atmosferica e le concentrazioni massime ammissibili di componenti inquinanti nell'aria (MPC) sono stabilite dalla legge. Gli MPC sono concentrazioni che non hanno un effetto dannoso o spiacevole diretto o indiretto su una persona, non riducono la sua capacità lavorativa e non influiscono negativamente sul suo benessere e sul suo umore. Misure per la protezione sanitaria dell'aria atmosferica si dividono in legislativo, tecnologico, progettuale e tecnico-sanitario. Di particolare importanza sono misure legislative, definendo la responsabilità di vari organismi per la protezione dell'aria atmosferica. Attualmente, quando si affrontano le questioni relative alla protezione dell'aria atmosferica, si seguono la Costituzione della Federazione Russa, le leggi federali "Sul benessere sanitario ed epidemiologico della popolazione" (n. 52-F3 1999) e "Sulla protezione dell'aria atmosferica". Aria” (n. 96 F3 1999, come modificato nel 2010). Le attività volte a prevenire gli effetti negativi dell'inquinamento atmosferico sulla salute pubblica sono regolate dal SanPiN 2.1.6.1032-06 “Requisiti igienici per garantire la qualità dell'aria atmosferica nelle aree popolate”. Al gruppo eventi tecnologici comprende misure che possono essere attuate presso l'impresa stessa al fine di ridurre le emissioni e ridurre la concentrazione di polveri e gas nell'aria (le cosiddette tecnologie senza rifiuti, automazione e sigillatura della produzione, ecc.). Misure sanitarie associati all'uso di dispositivi di pulizia. Si tratta di collettori di polvere, cenere e gas, camere di decantazione della polvere, filtri, tecnologie di pulizia idratante, elettrofiltrazione, ecc. L'installazione di tubazioni alte (100 metri e oltre) favorisce una più intensa dispersione dei gas. Il calcolo corretto e la giustificazione dell'altezza del tubo sono essenziali per proteggere gli strati superficiali dell'atmosfera dall'inquinamento. Le attività di pianificazione sono basate sul principio della zonizzazione funzionale degli insediamenti (assegnazione di zone industriali e residenziali, tenendo conto delle rose dei venti, ecc.). Ciò consente di concentrare le imprese pericolose tenendo conto delle condizioni aeroclimatiche e giustificare la costruzione di spazi obbligatori tra le imprese e gli edifici residenziali (zone di protezione sanitaria), nonché il paesaggio, il miglioramento delle strade, ecc. Monitoraggio- monitoraggio continuo dei fattori ambientali (aria, acqua, ecc.), controllo delle concentrazioni massime ammissibili.
Quella parte dell'atmosfera adiacente alla Terra e che una persona respira di conseguenza è chiamata troposfera. La troposfera ha un'altezza compresa tra nove e undici chilometri ed è una miscela meccanica di vari gas.
La composizione dell'aria non è costante. A seconda della posizione geografica, del terreno, delle condizioni meteorologiche, l'aria può avere composizione e proprietà diverse. L'aria può essere inquinata o rarefatta, fresca o pesante: tutto ciò significa che contiene alcune impurità.
Azoto: 78,9%;
Ossigeno: 20,95%;
Anidride carbonica - 0,3%.
Inoltre, nell'atmosfera sono presenti altri gas (elio, argon, neon, xeno, kripton, idrogeno, radon, ozono) e la loro quantità totale è leggermente inferiore all'1%.
Da segnalare inoltre la presenza nell'aria di alcune impurità permanenti di origine naturale, in particolare di alcuni prodotti gassosi che si formano a seguito di processi sia biologici che chimici. Tra questi meritano una menzione speciale l'ammoniaca (la composizione dell'aria lontana dalle aree popolate comprende dai tre ai cinque millesimi di milligrammo per metro cubo), il metano (il suo livello è in media di due decimillesimi di milligrammo per metro cubo), l'azoto ossidi (nell'atmosfera la loro concentrazione raggiunge circa quindici decimillesimi di milligrammo per metro cubo), idrogeno solforato e altri prodotti gassosi.
Oltre al vapore e alle impurità gassose, la composizione chimica dell'aria comprende solitamente polvere di origine cosmica, che cade sulla superficie terrestre in quantità di settecentomillesimi di tonnellata per chilometro quadrato durante l'anno, nonché particelle di polvere che provengono da eruzioni vulcaniche.
Tuttavia, ciò che modifica maggiormente (e non in meglio) la composizione dell'aria e inquina la troposfera sono le cosiddette polveri e fumi del suolo (piante, suolo) provenienti dagli incendi boschivi. Soprattutto molta di questa polvere è presente nelle masse d'aria continentali originarie dei deserti dell'Asia centrale e dell'Africa. Ecco perché possiamo affermare con sicurezza che un ambiente con aria idealmente pulita semplicemente non esiste, ed è un concetto che esiste solo in teoria.
La composizione dell'aria tende a cambiare costantemente, e i suoi cambiamenti naturali di solito giocano un ruolo abbastanza piccolo, soprattutto se paragonati alle possibili conseguenze dei suoi disturbi artificiali. Tali interruzioni sono prevalentemente associate alle attività di produzione umana, all’uso di dispositivi per servizi al consumo e ai veicoli. Questi disturbi possono portare, tra le altre cose, alla denaturazione dell'aria, cioè a differenze pronunciate nella sua composizione e proprietà rispetto ai corrispondenti indicatori dell'atmosfera.
Questi e molti altri tipi di attività umana hanno portato al fatto che la composizione fondamentale dell'aria ha cominciato a subire cambiamenti lenti e insignificanti, ma comunque assolutamente irreversibili. Ad esempio, gli scienziati hanno calcolato che negli ultimi cinquant'anni l'umanità ha utilizzato circa la stessa quantità di ossigeno del milione di anni precedente e, in termini percentuali, due decimi della sua fornitura totale nell'atmosfera. Allo stesso tempo, le emissioni nell’aria aumentano di conseguenza. Secondo i dati più recenti, negli ultimi cento anni le emissioni hanno raggiunto quasi i quattrocento miliardi di tonnellate.
Pertanto, la composizione dell’aria sta cambiando in peggio ed è difficile immaginare come sarà tra qualche decennio.
I componenti principali dell'aria atmosferica sono ossigeno (circa 21%), azoto (78%), anidride carbonica (0,03-0,04%), vapore acqueo, gas inerti, ozono, perossido di idrogeno (circa 1%).
L’ossigeno è la parte più costituente dell’aria. Con la sua partecipazione diretta, tutti i processi ossidativi si verificano nel corpo umano e animale. A riposo, una persona consuma circa 350 ml di ossigeno al minuto e durante il lavoro fisico intenso la quantità di ossigeno consumato aumenta più volte.
L'aria inalata contiene il 20,7-20,9% di ossigeno e l'aria espirata ne contiene circa il 15-16%. Pertanto, i tessuti corporei assorbono circa 1/4 dell'ossigeno presente nell'aria inalata.
Nell'atmosfera, il contenuto di ossigeno non cambia in modo significativo. Le piante assorbono l'anidride carbonica e, scomponendola, assimilano il carbonio e rilasciano l'ossigeno rilasciato nell'atmosfera. La fonte della formazione di ossigeno è anche la decomposizione fotochimica del vapore acqueo negli strati superiori dell'atmosfera sotto l'influenza della radiazione ultravioletta del sole. Per garantire una composizione costante dell'aria atmosferica è importante anche la miscelazione dei flussi d'aria negli strati inferiori dell'atmosfera. L'eccezione sono gli ambienti ermeticamente chiusi, dove, a causa della permanenza prolungata delle persone, il contenuto di ossigeno può essere significativamente ridotto (sottomarini, rifugi, cabine di aerei pressurizzate, ecc.).
Per il corpo è importante la pressione parziale dell'ossigeno e non il suo contenuto assoluto nell'aria inalata. Ciò è dovuto al fatto che il passaggio dell'ossigeno dall'aria alveolare al sangue e dal sangue al fluido tissutale avviene sotto l'influenza delle differenze di pressione parziale. La pressione parziale dell'ossigeno diminuisce con l'aumentare dell'altitudine sul livello del mare (Tabella 1).
Tabella 1. Pressione parziale dell'ossigeno a diverse altitudini
L'uso dell'ossigeno è di grande importanza per il trattamento di malattie accompagnate da carenza di ossigeno (tende ad ossigeno, inalatori).
Diossido di carbonio. Il contenuto di anidride carbonica nell’atmosfera è abbastanza costante. Questa costanza è spiegata dal suo ciclo in natura. Nonostante il fatto che i processi di decadimento e l'attività vitale del corpo siano accompagnati dal rilascio di anidride carbonica, non si verifica un aumento significativo del suo contenuto nell'atmosfera, poiché l'anidride carbonica viene assorbita dalle piante. In questo caso, il carbonio viene utilizzato per costruire sostanze organiche e l'ossigeno entra nell'atmosfera. L'aria espirata contiene fino al 4,4% di anidride carbonica.
L'anidride carbonica è uno stimolante fisiologico del centro respiratorio, pertanto durante la respirazione artificiale viene aggiunta all'aria in piccole quantità. In grandi quantità può avere un effetto narcotico e causare la morte.
L’anidride carbonica ha anche un significato igienico. Il suo contenuto viene utilizzato per giudicare la pulizia dell'aria negli spazi residenziali e pubblici (ovvero negli spazi in cui sono presenti persone). Quando le persone si riuniscono in ambienti poco ventilati, parallelamente all'accumulo di anidride carbonica nell'aria, aumenta il contenuto di altri rifiuti umani, la temperatura dell'aria aumenta e la sua umidità aumenta.
È stato stabilito che se il contenuto di anidride carbonica nell'aria interna supera lo 0,07-0,1%, l'aria acquisisce un odore sgradevole e può disturbare lo stato funzionale del corpo.
Il parallelismo tra i cambiamenti nelle proprietà elencate dell'aria nei locali residenziali e l'aumento della concentrazione di anidride carbonica, nonché la facilità di determinarne il contenuto, consentono di utilizzare questo indicatore per la valutazione igienica della qualità dell'aria e del efficienza della ventilazione dei locali pubblici.
Azoto e altri gas. L’azoto è il componente principale dell’aria atmosferica. Nel corpo è disciolto nel sangue e nei fluidi tissutali, ma non prende parte alle reazioni chimiche.
È ormai accertato sperimentalmente che in condizioni di alta pressione l'azoto atmosferico provoca negli animali un disturbo della coordinazione neuromuscolare, seguito da agitazione e stato narcotico. I ricercatori hanno osservato fenomeni simili tra i subacquei. L'uso di una miscela di elio-ossigeno per la respirazione da parte dei subacquei consente di aumentare la profondità di discesa fino a 200 m senza sintomi pronunciati di intossicazione.
Durante le scariche elettriche dei fulmini e sotto l'influenza dei raggi ultravioletti del sole, nell'aria si formano piccole quantità di altri gas. Il loro valore igienico è relativamente piccolo.
* La pressione parziale di un gas in una miscela di gas è la pressione che un dato gas produrrebbe se occupasse l'intero volume della miscela.
