Conținutul de oxigen din aer: determinare și semnificație

Spre deosebire de planetele calde și reci ale sistemului nostru solar, există condiții pe planeta Pământ care permit o viață într-o anumită formă. Una dintre condițiile principale este compoziția atmosferei, care dă tuturor lucrurilor vii o șansă de a respira liber și de a le proteja de radiația morții care domnește în spațiu.

Din ce constă atmosfera?

Atmosfera Pământului constă din multe gaze. fundamental acesta este azotul, care ocupă 77%. Gazul, fără care viața de pe Pământ este de neconceput, necesită un volum mult mai mic, conținutul de oxigen din aer este de 21% din volumul total al atmosferei. Ultimul 2% este un amestec de gaze diferite, inclusiv argon, dioxid de carbon, heliu, neon, krypton și altele.

Atmosfera Pământului se ridică la o altitudine de 8 mii km. Aerul potrivit pentru respirație, numai în atmosfera inferioară, troposfera, ajungând la poli - 8 km, în sus și peste ecuator - 16 km. Cu o altitudine crescândă, aerul devine mai rar și se simte mai multă deficiență de oxigen. Pentru a vedea ce conținut de oxigen din aer este la diferite înălțimi, să arătăm un exemplu. La vârful muntelui Everest (altitudine 8848 m), aerul conține acest gaz de 3 ori mai puțin decât nivelul de deasupra nivelului mării. Prin urmare, cuceritorii vârfurilor de munte înalți - alpiniști - se pot urca la vârf numai în măști de oxigen.

Oxigenul este principala condiție pentru supraviețuirea pe planetă

La începutul existenței Pământului, aerul care îl înconjura nu avea acest gaz în compoziția sa. Aceasta era perfect potrivită pentru viața celor mai simple molecule unicelulare care pluteau în ocean. Nu aveau nevoie de oxigen. Procesul a început aproximativ 2 Ma, atunci când primele organisme vii, ca urmare a reacției fotosinteză a început să emită doze mici de gaz care rezultă din reacțiile chimice, mai întâi în ocean, și apoi în atmosferă. Viața a evoluat pe planetă și a preluat o varietate de forme, dintre care majoritatea nu au supraviețuit până în prezent. Unele organisme s-au adaptat eventual la viață cu un nou gaz.

Ei au învățat cum să-și folosească puterea în siguranță în interiorul celulei, unde au acționat ca o centrală electrică, pentru a extrage energia din alimente. Acest mod de folosire a oxigenului se numește respirație, iar noi îl facem în fiecare secundă. A fost respirația care a făcut posibilă apariția unor organisme mai complexe și a oamenilor. De milioane de ani, conținutul de oxigen din aer a crescut până la nivelul actual - aproximativ 21%. Acumularea acestui gaz în atmosferă a contribuit la crearea stratului de ozon la o altitudine de 8-30 km de suprafața pământului. Odată cu aceasta, planeta a primit protecție împotriva efectelor nocive ale razelor ultraviolete. Evoluția viitoare a formelor de viață pe apă și pe uscat a crescut rapid ca rezultat al fotosintezei crescute.

Viața anaerobă

In timp ce unele organisme sunt adaptate pentru a crește nivelul de gaze produse, multe dintre cele mai simple forme de viață care existau pe Pământ au dispărut. Alte organisme au supraviețuit prin ascunderea de oxigen. Unii dintre ei trăiesc acum în rădăcinile legumelor, folosind azot din aer pentru a construi aminoacizi pentru plante. Organismul mortal al botulismului este un alt "refugiat" de oxigen. El supraviețuiește liniștit în ambalaje de vid cu conserve.

Care nivel de oxigen este optim pentru viață

Copiii născuți prematură, ale căror plămâni nu sunt încă complet deschise pentru respirație, intră în incubatoare speciale. În ele, conținutul de oxigen din aer este mai mare în volum, iar în loc de cele obișnuite de 21%, nivelul său este de 30-40%. Copiii cu probleme severe de respirație sunt înconjurați de aer cu un nivel de oxigen 100% pentru a preveni deteriorarea creierului copilului. A fi în astfel de circumstanțe îmbunătățește regimul de oxigen al țesuturilor care se află într-o stare de hipoxie, normalizează funcțiile lor vitale. Dar cantitatea excesivă în aer este la fel de periculoasă ca defectul. Oxigenul excesiv din sângele copilului poate duce la deteriorarea vaselor de sânge din ochi și la pierderea vederii. Aceasta arată dualitatea proprietăților gazului. Trebuie să respirăm să trăim, dar excesul său poate deveni uneori o otravă pentru organism.

Procesul de oxidare

Atunci când oxigenul este combinat cu hidrogen sau carbon, are loc o reacție numită oxidare. Acest proces face ca moleculele organice, care stau la baza vieții, să se destrame. În corpul uman, oxidarea are loc după cum urmează. Eritrocitele din sânge colectează oxigenul din plămâni și îl transportă în întregul corp. Există un proces de distrugere a moleculelor de alimente, pe care le folosim. Acest proces eliberează energie, apă și lasă dioxid de carbon. Acesta din urmă este îndepărtat de celulele sanguine înapoi în plămâni și îl expirăm în aer. O persoană se poate sufoca dacă nu mai respiră mai mult de 5 minute.

respirație

Luați în considerare conținutul de oxigen din aerul inspirat. aerul atmosferic care intră din exterior în plămâni, prin inhalare, numit inhalat, iar aerul care iese prin sistemul respirator atunci când expirand - expirat.

Este un amestec de aer care umple alveolele, cu cel care se află în căile respiratorii. Compoziția chimică a aerului, pe care o persoană sănătoasă o inhalează și expiră în condiții naturale, practic nu se schimbă și este exprimată în astfel de cifre.

Conținutul de gaze (în%)

Oxigenul este componenta principală a aerului pe viață. Schimbările în cantitatea de gaz din atmosferă sunt mici. În cazul în care marea conținutului de oxigen din aer poate stoca până la 20,99%, chiar și într-un aer foarte contaminat a orașelor industriale ale nivelului nu scade sub 20,5%. Astfel de schimbări nu dezvăluie un efect asupra corpului uman. Tulburările fiziologice apar atunci când procentul de oxigen din aer scade la 16-17%. Astfel, există o lipsă clară de oxigen, ceea ce duce la o scădere bruscă a capacității de a trăi, iar în cazul în care conținutul de oxigen în aer 7-8% posibil fatală.

Atmosfera în diferite epoci

Compoziția atmosferei a influențat întotdeauna evoluția. În diferite perioade geologice, din cauza dezastrelor naturale, au existat urcușuri și coborâșuri ale nivelului de oxigen, ceea ce a dus la o schimbare a biosistemei. Aproximativ 300 de milioane de ani în urmă, conținutul său în atmosferă a crescut la 35%, în timp ce planeta a fost populată de insecte gigantice. Cea mai mare dispariție a lucrurilor vii din istoria Pământului sa produs acum 250 de milioane de ani. În timpul acestuia au murit peste 90% din locuitorii oceanului și 75% din locuitorii pământului. Una dintre versiunile de extincție în masă spune că motivul pentru aceasta a fost conținutul scăzut de oxigen din aer. Cantitatea de gaz a scăzut la 12%, iar acest lucru - în atmosfera inferioară la o altitudine de 5300 de metri. În epoca noastră, conținutul de oxigen din atmosferă ajunge la 20,9%, ceea ce reprezintă 0,7% mai mic decât în ​​urmă cu 800 de mii de ani. Aceste cifre sunt confirmate de oamenii de știință de la Universitatea Princeton, care au examinat mostrele de grâu din Groenlanda și gheața din Atlantic formate la acel moment. Apa înghețată a economisit bule de aer și acest fapt ajută la calcularea nivelului de oxigen din atmosferă.

Care este nivelul său în aer

Absorbția activă din atmosferă poate fi cauzată de mișcarea ghețarilor. Depărtându-se, ei deschid zone uriașe de straturi organice care consumă oxigen. Un alt motiv poate fi răcirea apelor Oceanului Mondial: bacteriile sale la o temperatură mai scăzută absorg în mod activ oxigenul. Cercetătorii susțin că un salt industrial și, prin el, arderea unei cantități uriașe de combustibil nu are un impact deosebit. Oceanul mondial sa răcit de 15 milioane de ani, iar cantitatea vitală din atmosferă a scăzut, indiferent de expunerea umană. Probabil, unele procese naturale au loc pe Pamant, ceea ce duce la faptul ca consumul de oxigen devine mai mare decat productia sa.

Expunerea umană la compoziția atmosferică

Să vorbim despre influența omului asupra compoziției aerului. Nivelul pe care îl avem astăzi este ideal pentru creaturile vii, conținutul de oxigen în aer este de 21%. Echilibrul gazelor sale și al altor gaze este determinat de ciclul de viață în natură: animalele expiră dioxidul de carbon, plantele îl folosesc și eliberează oxigenul.

Dar nu există nicio garanție că acest nivel va fi întotdeauna permanent. Creste cantitatea de dioxid de carbon eliberata in atmosfera. Acest lucru se datorează utilizării combustibilului de către omenire. Și, după cum se știe, a fost format din fosile de origine organică și dioxidul de carbon intră în aer. Între timp, cele mai mari plante ale planetei noastre, copaci, sunt distruse cu viteză în creștere. Într-un minut kilometrii pădurii dispar. Acest lucru înseamnă că unii oxigen din aer scade treptat, iar oamenii de știință au sunat deja. Atmosfera Pământului nu este o cămară nelimitată și nici un oxigen nu intră din exterior. Era dezvoltată odată cu dezvoltarea Pământului. Trebuie să ne amintim mereu că acest gaz este produs prin vegetație în procesul de fotosinteză datorită consumului de dioxid de carbon. Și orice reducere semnificativă a vegetației sub forma distrugerii pădurilor reduce în mod inevitabil intrarea oxigenului în atmosferă, încălcând astfel echilibrul acesteia.