Vsebnost kisika v zraku: določitev in pomen

Za razliko od vročih in hladnih planetov našega sončnega sistema obstajajo razmere na planetu Zemlja, ki omogočajo življenje v določeni obliki. Eden od glavnih pogojev je sestava atmosfere, ki vsem živim omogoči prosto dihanje in jih ščiti pred smrtonosnim sevanjem, ki vlada v vesolju.

Kaj sestavlja vzdušje?

Zemljina atmosfera je sestavljena iz številnih plinov. V bistvu to je dušik, ki zaseda 77%. Plin, brez katerega je življenje na Zemlji nepredstavljivo, potrebuje veliko manj volumna, vsebnost kisika v zraku je 21% celotne količine ozračja. Slednji 2% je mešanica različnih plinov, vključno z argonom, ogljikov dioksid, helij, neon, kripton in drugi.

Vzdušje Zemlje vzpenja na višino 8 tisoč kilometrov. Zrak primerno za dihanje, samo v spodnjem atmosfero, troposfere, doseganju palice - 8 km, navzgor in skozi ekvatorju - 16 km. Z večjo nadmorsko višino postane zrak bolj redek in čutijo pomanjkanje kisika. Da vidimo, kaj je vsebnost kisika v zraku na različnih višinah, dajmo zgled. Na vrhu Mount Everest (nadmorska višina 8848 m), zrak vsebuje ta plin 3-krat manj kot nad morsko gladino. Zato se osvajalci visokogorskih vrhov - plezalcev - lahko povzpnejo na vrh samo v kisikovih maskah.

Kisik je glavni pogoj za preživetje na planetu

Na začetku Zemljinega obstoja zraka, ki ga je obkrožal, nima tega plina v njegovi sestavi. To je bilo popolnoma primerno za življenje najpreprostejših - enoceličnih molekul, ki so plavale v oceanu. Niso potrebovali kisika. Postopek je začela približno 2 mA, ko se je začela prva živa bitja, ki so posledica fotosinteze reakcije oddajajo majhne količine plina, ki je posledica kemijskih reakcij, najprej v ocean, in nato v ozračje. Življenje se je razvilo na planetu in je prevzelo različne oblike, od katerih jih večina ni preživela v našem času. Nekateri organizmi so se sčasoma prilagodili življenju z novim plinom.

Naučili so se, kako varno uporabljati svojo moč v celici, kjer je delovala kot elektrarna, da bi pridobila energijo iz hrane. Ta način uporabe kisika imenujemo dihanje, to pa storimo vsako sekundo. Dihanje je omogočilo nastanek bolj zapletenih organizmov in ljudi. Na milijone let je vsebnost kisika v zraku narasla na sedanjo raven - okoli 21%. Akumulacija tega plina v ozračju je prispevala k nastanku ozonskega plasti na nadmorski višini 8-30 km od zemlje. Poleg tega je planet dobil zaščito pred škodljivimi učinki ultravijoličnih žarkov. Nadaljnji razvoj življenjskih oblik na vodi in na kopnem se je hitro povečal zaradi povečane fotosinteze.

Anaerobno življenje

Čeprav so se nekateri organizmi prilagodili naraščajoči ravni sproščenega plina, so mnoge najpreprostejše oblike življenja, ki so obstajale na Zemlji, izginile. Drugi organizmi so preživeli s skrivanjem iz kisika. Nekateri od njih zdaj živijo v koreninah stročnic, z dušikom iz zraka, da zgradijo aminokisline za rastline. Smrtonosni organizem botulizma je še en "begunec" iz kisika. V vakuumski embalaži tiho preživi s konzervirano hrano.

Kateri nivo kisika je optimalen za življenje

Pred kratkim rojeni otroci, katerih pljuča še niso popolnoma odprta za dihanje, vstopijo v posebne inkubatorje. V njih je vsebnost kisika v zraku večja v obsegu, in namesto običajnih 21%, je njegova raven 30-40%. Dojenčki s hudimi težavami pri dihanju so obdani z zrakom s 100-odstotno vsebnostjo kisika, da se prepreči poškodba otrokovih možganov. Biti v takih okoliščinah izboljša kisik režim tkiv, ki so v stanju hipoksije, normalizira njihove vitalne funkcije. Toda njegova prekomerna količina v zraku je prav tako nevarna kot napaka. Prekomerni kisik v otrokovem krvi lahko povzroči poškodbe krvnih žil v očeh in povzroči izgubo vida. To kaže na dvojnost lastnosti plina. Moramo ga dihati, da živi, ​​toda njegov presežek včasih postane strup za telo.

Oksidacijski proces

Ko kisik kombiniramo z vodikom ali ogljikom, poteka reakcija, imenovana oksidacija. Ta proces povzroča organske molekule, ki so osnova življenja, da se razpadejo. Oksidacija v človeškem telesu poteka na naslednji način. Erythrocytes krvi zbirajo kisik iz pljuč in ga nosijo po telesu. Obstaja proces uničenja molekul hrane, ki jih uporabljamo. Ta proces sprošča energijo, vodo in zapusti ogljikov dioksid. Slednje odstranijo krvne celice nazaj v pljuča in jo izžareva v zrak. Oseba se lahko zaduši, če preneha dihati dlje kot 5 minut.

Dihanje

Razmislite o vsebnosti kisika v navdihujočem zraku. Atmosferski zrak vstopa od zunaj v pljuča pri vdihavanju, imenovano vdihniti, in zrak, ki prihaja skozi dihala pri izdihu - izdihani.

To je mešanica zraka, ki napolnjuje alveole, s tistim, ki je v dihalnih poteh. Kemična sestava zraka, ki jo zdrava oseba vdihne in izdihuje pod naravnimi pogoji, se praktično ne spremeni in se izrazi v takšnih slikah.

Vsebnost plinov (v%)

Kisik je glavna sestavina zraka za življenje. Spremembe v količini tega plina v ozračju so majhne. Če je vsebnost kisika v zraku do 20,99%, tudi v zelo onesnaženem zraku industrijskih mest, njena raven ne pade pod 20,5%. Takšne spremembe ne razkrivajo vpliva na človeško telo. Fiziološke motnje se pojavijo, ko se odstotek kisika v zraku zmanjša na 16-17%. V tem primeru je očitna pomanjkanje kisika, kar vodi do močnega upada vitalne aktivnosti in ko je vsebnost kisika v zraku 7-8%, je možen smrtonosni izid.

Vzdušje v različnih obdobjih

Sestava ozračja je vedno vplivala na evolucijo. V različnih geoloških obdobjih je zaradi naravnih nesreč prišlo do upadov in padcev kisika, kar je pomenilo spremembo biosistema. Pred približno 300 milijoni let je njegova vsebnost v ozračju narasla na 35%, na planetu pa so živeli veliki insekti. Največje izumrtje živih bitij v zgodovini Zemlje se je zgodilo pred približno 250 milijoni let. V njej je umrlo več kot 90% prebivalcev oceana in 75% prebivalcev zemlje. Ena od različic množičnega izumiranja pravi, da je bil razlog za to nizka vsebnost kisika v zraku. Količina tega plina je padla na 12%, in to - v spodnjem vzdušju do višine 5300 metrov. V naši dobi vsebnost kisika v zunanjem zraku doseže 20,9%, kar je 0,7% manj kot pred 800 tisoč leti. Te številke potrjujejo znanstveniki s Princetonove univerze, ki so pregledali vzorce grenlandskega in atlantskega ledu, ki so se takrat oblikovali. Zamrznjena voda je rešila zračne mehurčke in to dejstvo pomaga izračunati stopnjo kisika v ozračju.

Kakšna je njegova raven v zraku

Aktivno absorpcijo iz ozračja lahko povzroči gibanje ledenikov. Odpirajo se, odprejo ogromna področja organskih slojev, ki porabijo kisik. Drug razlog je lahko hlajenje voda svetovnega oceana: njegove bakterije pri nižji temperaturi aktivno absorbirajo kisik. Raziskovalci trdijo, da industrijski preskok in s tem gorenje ogromne količine goriva nima posebnega vpliva. Svetovni ocean se je ohladil 15 milijonov let, količina vitalnosti v ozračju pa se je zmanjšala, ne glede na izpostavljenost ljudi. Verjetno nekateri naravni procesi potekajo na Zemlji, kar vodi k dejstvu, da poraba kisika postane višja od njegove proizvodnje.

Človeška izpostavljenost atmosferski sestavi

Govorimo o vplivu človeka na sestavo zraka. Raven, ki jo imamo danes, je idealna za živa bitja, vsebnost kisika v zraku je 21%. Ravnotežje njegovih in drugih plinov je odvisno od življenjskega cikla v naravi: živali izdihajo ogljikov dioksid, rastline jo uporabljajo in sproščajo kisik.

Vendar ni zagotovila, da bo ta raven vedno trajna. Poveča količino sproščenega ogljikovega dioksida v ozračje. To je posledica uporabe goriva s strani človeštva. In to, kot je znano, je bilo oblikovano iz fosil organskega izvora, ogljikov dioksid pa vstopa v zrak. Medtem pa največje rastline našega planeta, dreves, uničujejo s povečano hitrostjo. V eni minuti izginejo kilometri gozda. To pomeni, da se nekaj kisika v zraku postopoma zmanjšuje, znanstveniki pa že zaznavajo alarm. Zemeljska atmosfera ni brezmejna shramba in noben kisik ne vstopi od zunaj. Razvijala se je skupaj z razvojem Zemlje. Treba je nenehno zapomniti, da je ta plin proizveden z vegetacijo v procesu fotosinteze zaradi porabe ogljikovega dioksida. Vsako znatno zmanjšanje vegetacije v obliki uničenja gozdov neizogibno zmanjša vstop kisika v ozračje in s tem krši njegovo ravnovesje.