Состав атмосферы вблизи земной поверхности

Постоянные компоненты		«Активные» примеси
Компонент	Концентрация, % (об.)	Компонент	Концентрация, % (об.)
N2 O2 Ar Ne He Kr Xe H2	78,11±0,004 20,95±0,001 0,934±0,001 (18,18±0,04)·10-4 (5,24±0,04)·10-4 (1,14±0,01)·10-4 (0,087±0,01)·10-4 0,5·10-4	H2O CO2 O3 SO2 CH4 NO2	0–7 0,01–0,1 (в среднем 0,035) в тропосфере 1.10-6 в стратосфере 10-3...10-4 0–10-4 1,6·10-4 2,0·10-4

В стратосфере и ионосфере плотность газов уменьшается. В стратосфере находится около 20% массы всех газов, в остальных слоях – всего около 0,5%. Самый важный компонент стратосферы и ионосферы – озон (O₃), образующийся в результате фотохимических реакций. Максимум содержания озона наблюдается на высотах около 25 км. Озоновый слой поглощает губительное для жизни жесткое УФ – излучение Солнца. Показано, что снижение концентрации озона на 1% приводит к повышению риска канцерогенных новообразований на 6%.

В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют на атомы (выше 80 км диссоциируют Н₂и СО₂, выше 150 км – О₂, выше 300 км –N₂). На высоте 100...400 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О₂⁺, О₂^-,N₂⁺) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы – ОН^-, НО₂ – и др.

До высоты 100 км атмосфера представляет собой хорошо перемешанную смесь газов. Вследствие уменьшения плотности газов температура меняется от 0 °С в стратопаузе (на высоте ~ 55 км) дo-90...-100°С в мезопаузе. Выше мезопаузы до высоты 500 км температура монотонно повышается до 1000...1500 °С, выше термопаузы находится экзосфера, для нее характерна относительно постоянная температура. Самые высокие слои состоят из Н₂и Не, которые медленно рассеиваются в космическое пространство. Атмосфера является самым небольшим геологическим резервуаром Земли, поэтому внесение даже незначительных количеств загрязняющих веществ может привести к значительным изменениям протекающих в ней процессов.

Реальный воздух города представляет собой аэродисперсионную газовую среду, в которой присутствуют в переменных количествах водяной пар и различные примеси природного и антропогенного происхождения. Источники антропогенного загрязнения атмосферы – предприятия промышленности, транспорт, энергетический комплекс, коммунальное хозяйство.

При взаимодействии загрязнителей и кислорода воздуха под действием ультрафиолетового излучения образуется токсичный туман, называемый «фотохимическим смогом», особенно опасный для здоровья людей в период температурных инверсий.

Инверсия – явление увеличения температуры с высотой вместо обычного для тропосферы ее убывания на 0,6 ºС каждые 100 м. Инверсии прерывают естественное перемешивание слоев воздуха и приостанавливают естественный процесс рассеяния загрязнителей в атмосфере до относительно безопасной предельно допустимой концентрации.

Инверсии обычно возникают от разности температур в атмосфере и состояния климатических условий. Более продолжительные инверсии возникают в результате «оседания» воздушной массы с высоким давлением (антициклона). В результате возрастает давление и повышается температура воздуха. Таким образом, более теплая воздушная масса наслаивается на лежащий ниже слой холодного воздуха, в свою очередь прилегающего к поверхности более теплого воздуха. В холодном слое воздуха накапливаются атмосферные загрязнители.

Цель работы:с помощью метода газовой хроматографии провести разделение воздуха на азот и кислород на цеолите – молекулярном сите типа 5А.

Оборудование и реактивы: стеклянная или металлическаяU– образная трубка длиной 32 см и внутренним диаметром 3 мм, цеолит, газовый хроматограф "Хром-4", самописец.