Sadržaj kisika u zraku: određivanje i značenje

Za razliku od vrućih i hladnih planeta našeg Sunčevog sustava, postoje uvjeti na planeti Zemlji koji omogućuju život u određenom obliku. Jedan od glavnih uvjeta jest sastava atmosfere, koja svim životnim stvarima pruža priliku da slobodno diše i štiti ih od smrtonosne zračnosti koja vlada u prostoru.

Što se sastoji od atmosfere?

Zemljina atmosfera se sastoji od mnogo plinova. u osnovi to je dušik, što zauzima 77%. Plin, bez kojeg je život na Zemlji nezamisliv, ima puno manje volumena, sadržaj kisika u zraku iznosi 21% ukupnog volumena atmosfere. Posljednje 2% je mješavina različitih plinova, uključujući argon, ugljični dioksid, helij, neon, kripton i drugi.

Atmosfera Zemlje diže se na visinu od 8 tisuća kilometara. Zrak, pogodan za disanje, tek je u nižoj atmosferi, u troposferi koja doseže polove - 8 km, prema gore i iznad ekvatora - 16 km. S povećanjem nadmorske visine, zrak postaje rijetki i više se osjeća nedostatak kisika. Da bismo vidjeli koji je sadržaj kisika u zraku na različitim visinama, dajmo primjer. Na vrhu Mount Everesta (visina 8848 m), zrak sadrži ovaj plin tri puta manji od razine mora. Stoga, osvajači visokih planinskih vrhova - penjači - mogu se popeti na vrh samo u masama za kisik.

Kisik je glavni uvjet za opstanak na planetu

Na početku Zemljinog postojanja, zrak koji ga okružuje nije imao plin u svom sastavu. To je savršeno odgovaralo životu najjednostavnijih - jednostaničnih molekula koje su plutale u oceanu. Nisu imali kisika. Proces je započeo oko 2 milijuna godina, kada su prvi živi organizmi, kao rezultat fotosintezne reakcije, počeli oslobađati male doze tog plina, dobivenog kao rezultat kemijskih reakcija, najprije oceanu, a zatim u atmosferu. Život se razvio na planetu i uzeo različite oblike, od kojih većina nije preživjela u naše vrijeme. Neki se organizmi konačno prilagodili životu novim plinom.

Naučili su kako sigurno iskoristiti svoju snagu unutar ćelije, gdje je djelovao kao elektrana, kako bi izvukli energiju iz hrane. Taj način korištenja kisika nazivamo disanje, a mi to radimo svake sekunde. Disanje je omogućilo nastanak složenijih organizama i ljudi. Milijuni godina, sadržaj kisika u zraku je porastao na trenutnu razinu - oko 21%. Akumulacija tog plina u atmosferi pridonijela je stvaranju ozonskog omotača na nadmorskoj visini od 8-30 km od površine Zemlje. Uz to, planet je dobio zaštitu od štetnih učinaka ultraljubičastih zraka. Daljnja evolucija oblika života na vodi i na kopnu brzo se povećala kao posljedica povećane fotosinteze.

Anaerobni život

Iako su se neki organizmi prilagodili rastućoj razini ispuštanja plina, mnogi od najjednostavnijih oblika života koji su postojali na Zemlji nestali. Drugi su organizmi preživjeli skrivajući se od kisika. Neki od njih sada žive u korijenu mahunarki, koristeći dušik iz zraka za izgradnju aminokiselina za biljke. Smrtonosni organizam botulizma još je "izbjeglica" iz kisika. Tiho preživa u vakuumskim pakiranjima s konzerviranom hranom.

Koja je razina kisika optimalna za život

Prerano rođene bebe, čija pluća još nisu otvorena za disanje, ulaze u posebne inkubatore. U njima je sadržaj kisika u zraku veći volumen, a umjesto uobičajenog 21%, njegova razina je 30-40%. Bebe s teškim problemima disanja okružene su zrakom s 100% -tnom razinom kisika kako bi se spriječilo oštećenje djetetovog mozga. Biti u takvim okolnostima poboljšava režim kisika tkiva koji su u stanju hipoksije, normalizira njihove vitalne funkcije. Ali njegova prekomjerna količina u zraku jednako je opasna kao i nedostatak. Prekomjerni kisik u krvi djeteta može dovesti do oštećenja krvnih žila u očima i uzrokovati gubitak vida. Ovo pokazuje dualnost svojstava plina. Moramo ga disati za život, ali njegov višak može ponekad postati otrov za tijelo.

Proces oksidacije

Kada se kisik kombinira s vodikom ili ugljikom, dolazi do reakcije nazvane oksidacija. Taj proces uzrokuje propadanje organskih molekula, koje su temelj života. U ljudskom tijelu, oksidacija nastavlja kako slijedi. Eritrociti krvi sakupljaju kisik iz pluća i nose ga po cijelom tijelu. Postoji proces uništavanja molekula hrane, koje koristimo. Ovaj proces oslobađa energiju, vodu i ostavlja ugljični dioksid. Potonje je uklonjeno krvnim stanicama natrag u pluća, a mi ga izdahnuti u zrak. Osoba može gušiti ako prestane disati dulje od 5 minuta.

dah

Razmislite o sadržaju kisika u nadahnutom zraku. Atmosferski zrak koji ulazi izvana u pluća inhalacijom naziva se udahnuti, a zrak koji exhales kroz dišni sustav kada se izdahni izdahni.

To je mješavina zraka koja ispunjava alveole, s onim koja je u dišnim putevima. Kemijski sastav zraka, koji zdrava osoba inhalira i izlazi u prirodnim uvjetima, praktički se ne mijenja i izražava se takvim brojevima.

Sadržaj plinova (u postocima)

Kisik je glavna komponenta zraka za život. Promjene u količini tog plina u atmosferi su male. Ako sadržaj kisika u zraku iznosi do 20,99%, čak iu vrlo zagađenom zraku industrijskih gradova, njezina razina ne smije pasti ispod 20,5%. Takve promjene ne otkrivaju učinak na ljudsko tijelo. Fiziološki poremećaji javljaju se kad postotak kisika u zraku padne na 16-17%. U ovom slučaju postoji jasan nedostatak kisika, što dovodi do oštrog pada vitalne aktivnosti, a kada je sadržaj kisika u zraku 7-8%, moguć je smrtonosni ishod.

Atmosfera u različitim epohama

Sastav atmosfere uvijek je utjecao na evoluciju. U različitim geološkim vremenima, zbog prirodnih nepogoda, došlo je do uspona i padova razine kisika, što je uzrokovalo promjenu biosinteze. Prije otprilike 300 milijuna godina, njegov sadržaj u atmosferi porastao je na 35%, dok je planet bio naseljen divovskim insekata. Najveće izumiranje živih bića u povijesti Zemlje dogodilo se prije oko 250 milijuna godina. Tijekom toga je umrlo više od 90% stanovnika oceana i 75% stanovnika zemlje. Jedna od verzija masovnog izumiranja kaže da je razlog za to bio nizak sadržaj kisika u zraku. Količina ovog plina pala je na 12%, a to - u nižoj atmosferi na nadmorskoj visini od 5300 metara. U naše doba, sadržaj kisika u okolnom zraku dosegne 20,9%, što je 0,7% niže od 800 tisuća godina prije. Ove brojke potvrđuju znanstvenici sa Sveučilišta Princeton, koji su ispitivali uzorke grenlanda i atlantskog leda formiranog u to vrijeme. Smrznuta voda spasila je mjehuriće zraka, a ta činjenica pomaže u izračunavanju razine kisika u atmosferi.

Kakva je njegova razina u zraku

Aktivna apsorpcija iz atmosfere može biti uzrokovana kretanjem ledenjaka. Odmaknuvši se, otvaraju ogromna područja organskih slojeva koji troše kisik. Drugi razlog može biti hlađenje vode Svjetskog oceana: njezine bakterije na nižoj temperaturi aktivno apsorbiraju kisik. Istraživači tvrde da industrijski skok i time spaljivanje ogromne količine goriva nema poseban utjecaj. Svjetski ocean se hladi za 15 milijuna godina, a količina vitalnog u atmosferi se smanjila bez obzira na ljudsku izloženost. Vjerojatno se na Zemlji odvijaju neki prirodni procesi, što dovodi do činjenice da potrošnja kisika postaje veća od njegove proizvodnje.

Ljudska izloženost atmosferskom sastavu

Razgovarajmo o utjecaju čovjeka na sastavu zraka. Razina koju imamo danas je idealna za životna bića, sadržaj kisika u zraku je 21%. Ravnoteža njegovih i drugih plinova određuje životni ciklus u prirodi: životinje uzdisaju ugljični dioksid, biljke ga koriste i otpuštaju kisik.

Ali ne postoji jamstvo da će ova razina uvijek biti trajna. Povećava količinu ugljičnog dioksida koji se oslobađa u atmosferu. To je zbog korištenja goriva od strane čovječanstva. I to, kao što je poznato, formirano je iz fosila organskog porijekla i ugljični dioksid ulazi u zrak. U međuvremenu, najveće biljke našeg planeta, drveće, uništavaju se s povećanom brzinom. Za minutu kilometri šume nestaju. To znači da neki kisik u zraku postupno pada i znanstvenici već zvuče alarm. Zemljina atmosfera nije neizmjerna ostava i nijedan kisik ne ulazi izvana. Razvijao se zajedno s razvojem Zemlje. Treba se stalno prisjetiti da je ovaj plin proizveden od vegetacije u procesu fotosinteze zbog potrošnje ugljičnog dioksida. I svako značajno smanjenje vegetacije u obliku uništenja šuma, neizbježno smanjuje ulazak kisika u atmosferu, čime se krši njegova ravnoteža.