Compozitia atmosferei

Compozitia atmosferei

Amestecul de gaze ce constituie atmosfera poarta numele de aer. %n urma numeroaselor analize s-a constatat ca aerul chimic pur si perfect uscat are aceeasi compozitie pana la o inaltime de aproximativ 100 km. Aceasta stare de omogenitate, pana la 100 km de Pamant se datoreaza miscarii sub forma de curenti si turbulentei atmosferice.

Din punct de vedere chimic, atmosfera se imparte in 2 parti: prima parte, cea inferioara numita omosfera si cea de a doua parte, cea superioara numita eterosfera.

%n partea superioara a atmosferei, in eterosfera, compozitia aerului incepe sa sufere unele modificari. %ntre 100-110 km, oxigenul se transforma in oxigen atomic (sub actiunea radiatiilor ultraviolete), masa moleculara a aerului modificandu-se de la 28,966 pana la 24,35. Peste 400 km azotul trece in faza atomica. %n ceea ce priveste celelalte gaze, inclusiv hidrogenul, nu se poate preciza daca sufera sau nu variatii. La inaltimi de peste 1.000 km tranzitia spre gazele usoare se face pe nesimtite, aparand concentratii tot mai mari de plasma, adica a molecule puternic ionizate.

Atmosfera este alcatuita din urmatoarele componente, ce au o structura dependenta de inaltime, conform tabelului.

Tabelul 1

Componente procentuala a atmosferei

Gaz	Simbol	% de volum	Gaz	Simbol	% de volum
Azot	N2		Hidrogen	H2	5x10-5
Oxigen	O2		Xenon	X	8x10-6
Argon	Ar		Ozon	O3	1x10-6
Bioxid de carbon	CO2		Radon	Rd	6x10-8
Neon	Ne	1,8x10-3	Metan	CH4	2,2x10-5
Helium	He	5,2x10-4	Oxid de azot	N2O	5x105
Kripton	Kr	1x10-4	Bioxid de azot	NO2	2x106
			Amoniac	NH2	1,6x10-5

Pana la inaltimea de 80 km azotul si oxigenul sunt gaze predominante si se gasesc in concentratii mari. Peste aceasta inaltime, concentratia lor scade, crescand concentratia gazelor usoare (heliul si hidrogenul). Gazele cu concentratie mica iau nastere in urma unor anumite procese fotochimice din atmosfera (O₃, N₂O), altele in urma unor procese microbiologice (H₂O, NH₂, CH₄) iar altele reprezinta emanatii din interiorul solului (CO₂, CH₄, NO₂).

Considerand, compozitia aerului uscat constanta, acesta poate, fi asimilat unui gaz unic, cu masa moleculara de 28,966 si avand o comportare asemanatoare unui gaz perfect.

Componenetele variabile cele mai importante pana la inaltimea de 20 km sunt:

a.      Vaporii de apa cu o concentartie de 0,9% din masa si 5% din volum. Ei dau nastere norilor si precipitatiilor, absorb o parte din radiatiile solare termice retinand o cantitate semnificativa de energie calorica. La schimbarea starii de agregare a apei, din lichid in vapori, se consuma energie, rezultand racirea atmosferei iar la schimbarea inversa se degaja energie producandu-se incalzirea atmosferei.

b.     Bioxidul de carbon, cu o concentratie de 0,6% din masa atmosferica, participa la procesele de fotosinteza si absoarbe radiatile infrarosii, inmagazinand energia termica.

c.      Substante gazoase diferite (SO₂, Rd, etc.) se afla in cantitati foarte diferite si variabile.

O problema deosebita o reprezinta prezenta impuritatilor in atmosfera, sub forma unor minuscule complexe moleculare gazoase, lichide sau solide, aflate in suspensie. Aceste impuritati constituie impreuna cu aerul un sistem coloidal ducand la considerarea aerului ca un aerosol. Unele particule solide, sunt foarte higroscopice, putand determina condensarea vaporilor de apa din jurul lor, devenind astfel centre sau nuclee de condensare. Alte particule nehigroscopice, de dimensiuni de ordinul micronilor plutesc in atmosfera sau cad cu o viteza foarte mica, producand o reducere a vizibilitatii. Nucleele de condensare provin mai ales in urma proceselor de combustie si a celor de evaporare a picaturilor de apa rezultate din pulverizarea valurilor marine, si au cel mai important rol, in producerea precipitatiilor. Stiinta care se ocupa cu numarul pulberilor si centrii de condensare este conimetria.

Aceste pulberi pot fi de natura minerala, provenind din erodarea solurilor, eruptia vulcanilor si descompunerea meteoritilor, sau de origine organica cum ar fi: polenul, particulele fine de resturi vegetale, microorganismele (spori, infuzori, bacterii), care considerate la un loc constituie asa numitul plancton atmosferic.

Pulberile minerale provoaca maladii la om si animale, iar pulberile organice provoaca alergii. Epidemiile si epizootiile izbucnesc si se propaga datorita impuritatilor organice, iar fenomenele numite ploi de sange, sulf sau cerneala se produc datorita existentei unor alge colorate. Pe vreme uscata aerul mediului urban contine 20.000 - 1.000.000 particule de praf/cm³, iar aerul regiunilor montane contine 1.000 - 4.000 particule/cm³.

%n timpul ploilor abundente, cantitatea de praf scade la aproximativ 25% din cantitatea existenta initial in aerul uscat.

%n aerul foarte curat al regiunilor montane se gasesc aproximativ 300 pulberi/cm³. Toate aceste pulberi, la care se adauga produsele rezultate din arderile din centrele industriale si particulele ionizate sau ionii din atmosfea constituie factori de poluare ai atmosferei.

Compozitia aerului din paduri difera intr-o oarecare masura de cea a aerului din locurile descoperite, datorita modificarilor cantitative a constituientilor legati de procesele fizico chimice si fiziologice din sol si paduri.

Dioxidul de carbon, de exemplu, se afla intr-o concentratie de 0,06% la nivelul solului reavan si poros al padurii, scazand cu cresterea inaltimii pana la valori de 0,03-0,02% la nivelul coroanelor, datorita consumarii lui de catre frunze.

Vaporii de apa se afla intr-o concentratie mai mare in interiorul padurii decat in spatiul deschis. Circulatia solara a aerului in paduri, face ca aceste concentratii mai ridicate de CO₂ si vapori de apa sa fie stabile.

Din punct de vedere ecologic, frunzele arborilor padurii curata aerul de impuritati si impiedica raspandirea prafului.

Capacitatea de retinere a prafului depinde de specie, varsta si pozitia frunzelor pe arbori. Ulmul de munte (Ulmus montana) datorita frunzelor sale mai aspre, retine cele mai multe impuritati. Plopul tremurator (Populus tremula) ale carui frunze sunt netede si stejarul (Quercus robur) retin de 3 ori respectiv 2 ori mai putine impuritati decat ulmul.

%n ceea ce priveste distributia capacitatii de retinere pe acelasi copac, un metru patrat de frunzis situat in varful ulmului retine de aproximativ 8 ori mai mult decat aceiasi suprafata situata la inaltimea de 1,5 m (MARCU, M., 1983).

Elocvent este exemplu dat de A.A. Molceanov, in cazul unei furtuni de praf cu o viteza a vantului de 2m/s, intr-o padure cu inaltimea medie de 23 m. Cantitatea de praf din padure, comparativ cu cantitatea de praf de la marginea padurii a scazut la valoarea de 65% la o distanta de 100 m in interiorul padurii, la 25% la o distanta de 1.000 m in interiorul padurii si la 5% la o distanta de 3.000 m.

%n atmosfera padurilor pe langa componentele normale ale atmosferei se gasesc si fitoncide, substante emanate de plante si nocive unor microorganisme.

Concluzionand, putem afirma ca atmosfera in paduri este mai bogata in Co₂, vapori de apa si este pura.

Solul avand o structura granulara, contine in spatiile sale lacunare o cantitate de aer. Cu cat solul este mai uscat, cu atat cantitatea de aer este mai mare. Pe masura cresterii umiditatii, apa inlocuieste aerul. Aerul din sol are o compozitie asemanatoare aerului atmosferic, fiind mai sarac in O₂ si mai bogat in CO₂, datorita activitatii radacinilor si microorganismelor din sol, precum si proceselor de descompunere si putrezire a substantelor organice din interiorul acestuia. Aerul din sol este aproape intotdeauna saturat si puternic ionizat. Cantitatea de CO₂ este mai mare in solurile compacte decat in cele afanate.

%ntre aerul din sol si cel de deasupra solului exista un schimb permanent, ce constituie procesul de aeratie al solului.