Compozitia aerului

Compozitia aerului

In troposfera, compozitia chimica a aerului se caracterizeaza printr-o constanta relativa a componentelor.

Componentele de baza sunt azotul (78,09% volum) oxigenul (20,95%) si bioxidul de carbon (0,03 - 0,04%). Aerul mai contine cantitati mici de hidrogen, ozon, urme de argon, kripton, neon, xenon si vapori de apa.

Oxigenul (O2) - Concentratia lui relativ constanta este asigurata de echilibrul stabilit intre producerea de oxigen prin sinteza clorofiliana si consumul de oxigen din procesele oxidative.

Autopurificarea mediilor naturale are loc cu ajutorul oxigenului. Diminuarea sau lipsa oxigenului sunt cauze datorate depasirii capacitatii de autopurificare a mediului, cu producere si acumulare de compusi toxici.

Circuitul oxigenului poate fi deteriorat prin procese diverse. Plantele planctonice si plantele terestre, in special padurile tropicale, constituie adevarate "uzine' de oxigen. Cantitatea de oxigen produsa de un hectar de padure este de 50 de ori mai mare fata de cea produsa de aceeasi suprafata cultivata cu iarba sau plante agricole. Reducerea suprafetelor impadurite prin exploatarea nerationala a padurilor si ca urmare a proceselor de urbanizare, determina o scadere a cantitatii de oxigen produsa prin fotosinteza. Poluarea aerului reprezinta un pericol pentru desfasurarea procesului de fotosinteza a plantelor terestre. Fotosinteza plantelor acvatice este periclitata prin depozitarea in oceanul planetar a deseurilor si gunoaielor (pesticide clorurate, substante toxice inhibitoare ale procesului de fotosinteza si producatoare de maree neagra).

Bioxidul de carbon (CO2) se gaseste intr-o concentratie relativ constanta in aerul atmosferic(0,03 - 0,04%) ,datorita echilibrului dintre productia si consumul de CO2. Sursele de poluare generatoare de bioxid de carbon sunt urmatoarele:

combustia naturala din sol;

respiratia fiintelor vii;

combustii industriale;

putrefactia si descompunerea substantelor organice;

arderea combustibililor;

transformarea bicarbonatilor in carbonati ,1a nivelul
marilor si oceanelor, cu eliberare de CO2;

izvoarele minerale;

emanatiile vulcanice.

Consumul de CO₂ are loc prin desfasurarea urmatoarelor procese:

fotosinteza plantelor verzi;

formarea de bicarbonati din carbonati  ,1a suprafata
marilor si oceanelor;

solubilizarea de catre precipitatii;

Principalele cauze ale cresterii concentratiei de CO₂ in aerul atmosferic, in a doua jumatate a secolului XX, au fost:

distrugerea padurilor, in special in zona ecuatoriala si
ca  urmare, scaderea capacitatii de fixare a CO?,
saracirea in humus si grabirea oxidarii sale cu eliberare
de CO₂;

extinderea agriculturii, cu accelerarea oxidarii
substantelor organice din sol si trecerea pesticidelor
folosite in apa, cauza a reducerii fotosintezei
fitoplanctonului;

arderea combustibililor in mijloace de transport,
centrale termoelectrice, industrii etc.

Dioxidul de carbon absoarbe o parte din radiatia infrarosie solara si formeaza un ecran ce se opune difuziunii caldurii de la sol spre altitudine, reflectand caldura spre sol. Astfel are loc, ca urmare a cresterii temperaturii la sol, o schimbare a regimului hidric al continentelor.

In perioada actuala se constata un alt fenomen concurential si anume o crestere semnificativa a incarcarii atmosferice cu pulberi in suspensie (Dm < 5 μ ). Prin absorbtia radiatiei solare de catre acestea, regimul radiatiei incidente pe sol se modifica.

Apare astfel o competitie inversa intre cresterea temperaturii atmosferei, datorata cresterii concentratiei de dioxid de carbon si scaderea temperaturii atmosferice ca urmare a cresterii numarului de particule aflate in suspensie.

Daca se tine cont de scaderea temperaturii medii pe glob in ultima jumatate de secol (scadere numita mica glaciatiune) este posibil ca incarcarea atmosferei cu pulberi sa fie mai importanta decat cresterea concentratiei de dioxid de carbon.

Azotul (N₂) detine cel mai ridicat procentaj in cadrul compozitiei aerului atmosferic si anume 78,09% voi, fiind un gaz inert impropriu pentru viata.

In afara azotului elementar, in mediul de viata se intalnesc oxizi de azot (rezultati din combustii la temperaturi ridicate, care au loc in motoarele cu ardere interna, termocentrale si industria chimica sau se formeaza sub actiunea descarcarilor electrice si a radiatiei ultraviolete), amoniac (rezultat din industrie sau din descompunerea reziduurilor organice), acid azotic si azotos (provenit din industria sintezei acidului azotic).

Ciclul azotului se caracterizeaza printr-o mare complexitate si are loc cu participarea organismelor vii (fixarea azotului etc).

Ozonul (O3), stare alotropica a oxigenului este intalnit doar sub forma de urme (0,2 - 0,8 mg./ 100 m³) in aerul din apropierea solului.

Ozonul este dispus diferentiat pe verticala, de la suprafata solului pana la 20 - 22 km departare de sol. Acesta atinge cea mai mare concentratie in stratosfera, unde formeaza un strat gros de 2 -5 mm. Sinteza ozonului are loc cu predilectie la tropice ,de unde difuzeaza cu latitudinea.

Cantitatea de ozon respectiv ozonul stratosferic, purtand denumirea de ozonosfera, depinde de echilibrul dintre reactiile de formare si de descompunere ale ozonului, care pot fi prezentate schematic astfel:

-formarea ozonului are loc pornind de la O2. sub influenta radiatiei ultraviolete.

U.V. + O₂

O₂ >2 O .;  O > O₃

185nm

-descompunerea ozonului cu formare de O₂, se desfasoara sub actiunea radiatiilor ultraviolete.

U.V.
2O₃ >3O₂

185-290nm

Ozonosfera are rol de ecran protector fata de radiatia ultravioleta cu lungime de unda mica (sub 280 milimicroni) improprie vietii, retinand-o in procent de 99% cat si pentru schimburile energetice dintre straturile atmosferice superioare si inferioare (VLAICU, 1996).

incepand cu anul 1985 s-a semnalat aparitia unor "gauri de ozon', respectiv o subtiere a stratului de ozon (sub 2 mm pana la disparitie). Ele au aparut initial in emisfera sudica, in Antarctica. Aici oxizii de clor prin acumulare au atins o concentratie de peste 500 de ori mai mare fata de normal. Odata cu inceperea verii polare aceste substante, prin eliberare degradeaza masiv ozonul. Deasupra Europei se semnaleaza distrugeri ale stratului de ozon in Scandinavia si Europa Centrala.

Printre cauzele subtierii stratului de ozon figureaza:

-zborurile stratosferice, preferential la aproximativ 20 km altitudine, cu eliberare de gaze arse (oxizi de azot), oxigen

atomic, hidrogen, grupari hidroxil care, interactioneaza fotochimic cu ozonul consumandu-l;

-zgomotul avioanelor supersonice (numit bang sonic) are de asemenea rol in distrugerea ozonului

-halocarbonii, (cloroflorocarboni = freoni)rezultati din industria refrigeratoare, industria aerului conditionat, industria chimica sau industria extinctoare;

Printre consecintele diminuarii ozonului stratosferic se numara:

cresterea incidentei cancerelor de piele( cu 4 - 6%),
determinata de o scadere a ozonului cu circa 1%;

degradarea vegetatiei uscatului;

dezechilibre ale florei si faunei marine.

Ziua de 16 septembrie a fost declarata Ziua Internationala a Protectiei Stratului de Ozon, deoarece in aceasta zi in anul 1987 a fost promulgat Protocolul de la Montreal, referitor la substante care epuizeaza stratul de ozon.

in apropierea solului, in absenta radiatiei ultraviolete cu lungime de unda scurta, ozonul troposferic in concentratie foarte mica provine din ozonosfera, prin miscarea aerului pe verticala si din regruparea atomilor de oxigen (formati din descarcari electrice sau prin evaporarea suprafetelor mari de apa) prin reactia cu oxigen molecular.

Atmosfera marilor orase nu contine ozon decat dupa precipitatii importante. Ozonul este usor descompus de catre substantele organice (cu eliberare de oxigen atomic, puternic oxidant pentru impuritati) pana la disparitia acestuia.

Alti componenti atmosferici sunt:

Hidrogenul -(H₂) prezent constant in aer in concentratie foarte redusa, care provine din fermentatii si degajari vulcanice.

Gazele rare - nobile sunt reprezentate de catre argon (in concentratie mica) neon, kripton, heliu si xenon (doar sub forma de urme), reprezentand un total de 0,97% in aer.

Vaporii de apa -(H₂O) sunt intalniti in cantitati variabile.