KOMPOSISI UDARA DAN PENCEMAR ATMOSFERA - PERSEKITARAN - 2026

The komposisi udara atmosfera atau suasana ditakrifkan oleh bahagian gas berbeza yang terkandung di dalamnya, yang telah Perubahan berterusan sepanjang sejarah Bumi. Suasana planet membentuk terkandung terutamanya H ₂ dan gas lain seperti CO ₂ dan H ₂ O. Tentang 4.4 bilion tahun yang lalu, komposisi udara atmosfera telah diperkaya terutamanya dengan CO ₂ .

Dengan munculnya kehidupan di Bumi, pengumpulan metana (CH ₄ ) terjadi di atmosfer, kerana organisma pertama adalah metanogen. Kemudian, organisma fotosintetik muncul, yang memperkaya udara atmosfera dengan O ₂ .

Pandangan umum mengenai atmosfera Bumi. Sumber: Reto Stöckli (permukaan tanah, perairan cetek, awan) Robert Simmon

Komposisi udara atmosfera hari ini dapat dibahagikan kepada dua lapisan besar, yang dibezakan dalam komposisi kimianya; homosfera dan heterosfera.

Homosfera terletak dari 80 hingga 100 km di atas permukaan laut dan terdiri terutamanya dari nitrogen (78%), oksigen (21%), argon (kurang dari 1%), karbon dioksida, ozon, helium, hidrogen dan metana , antara unsur-unsur lain yang terdapat dalam perkadaran yang sangat kecil.

Heterosfera terdiri daripada gas berat molekul rendah dan terletak di ketinggian 100 km. Lapisan pertama mempunyai molekul N ₂ , atom kedua O, helium ketiga dan lapisan terakhir terdiri daripada hidrogen atom (H).

Sejarah

Kajian udara atmosfera bermula ribuan tahun yang lalu. Ketika peradaban primitif menemui api, mereka mulai memiliki gagasan tentang adanya udara.

Yunani purba

Dalam tempoh ini, mereka mulai menganalisis apa itu udara dan apa yang dilakukannya. Sebagai contoh, Anaxímades of Miletus (588 SM - 524 SM) menganggap bahawa udara adalah asas bagi kehidupan, kerana makhluk hidup memakan unsur ini.

Bagi pihaknya, Empedocles of Acragas (495 SM - 435 SM) menganggap bahawa ada empat elemen asas untuk kehidupan: air, bumi, api dan udara.

Aristoteles (384 SM-322 SM) juga menganggap udara sebagai salah satu elemen penting bagi makhluk hidup.

Penemuan komposisi udara atmosfera

Pada tahun 1773 ahli kimia Sweden Carl Scheele mendapati bahawa udara terdiri daripada nitrogen dan oksigen (udara igneus). Kemudian, pada tahun 1774, Joseph Priestley dari Britain memutuskan bahawa udara terdiri dari campuran unsur-unsur dan salah satunya adalah penting untuk kehidupan.

Pada tahun 1776, orang Perancis Antoine Lavoisier memanggil oksigen ke elemen yang diasingkannya dari penguraian termal oksida merkuri.

Pada tahun 1804, naturalis Alexander von Humboldt dan ahli kimia Perancis Gay-Lussac menganalisis udara yang datang dari pelbagai bahagian planet ini. Para penyelidik menentukan bahawa udara atmosfera mempunyai komposisi yang tetap.

Tidak sampai akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, ketika gas-gas lain yang merupakan sebahagian dari udara atmosfera ditemui. Di antaranya kita mempunyai argon pada tahun 1894, kemudian helium pada tahun 1895, dan gas-gas lain (neon, argon, dan xenon) pada tahun 1898.

ciri

Atmosfera bumi, di latar belakang Bulan. Sumber: NASA, melalui Wikimedia Commons

Udara atmosfera juga dikenali sebagai atmosfera dan ia adalah campuran gas yang merangkumi planet Bumi.

Asal

Tidak banyak yang diketahui mengenai asal usul atmosfera Bumi. Dianggap bahawa setelah pemisahannya dari matahari, planet ini dikelilingi oleh sampul gas yang sangat panas.

Gas-gas ini telah mungkin mengurangkan dan datang dari Matahari, terdiri terutamanya daripada H ₂ . Gas lain mungkin CO ₂ dan H ₂ O dipancarkan oleh aktiviti gunung berapi yang kuat.

Dikatakan bahawa sebahagian gas yang ada disejukkan, pekat dan memancar ke lautan. Gas yang lain tetap membentuk atmosfera dan yang lain disimpan di dalam batu.

Struktur

Atmosfer terdiri dari strata sepusat yang berbeza yang dipisahkan oleh zon peralihan. Had atas lapisan ini tidak ditentukan dengan jelas dan sebilangan penulis meletakkannya di atas 10,000 km di atas permukaan laut.

Daya tarikan daya graviti dan cara gas dimampatkan mempengaruhi pengedarannya di permukaan bumi. Oleh itu, bahagian terbesar dari jumlah jisimnya (kira-kira 99%) terletak pada jarak 40 km pertama di atas permukaan laut.

Lapisan suasana. Sumber: Gambar SVG ini dibuat oleh Medium69. Gambar kecil SVG a été créé par par Medium69. Sila kreditkan ini: William Crochot

Tahap atau lapisan udara atmosfera yang berbeza mempunyai komposisi kimia dan variasi suhu yang berbeza. Menurut susunan menegaknya, dari yang paling dekat dengan yang paling jauh dari permukaan Bumi, lapisan berikut diketahui: troposfer, stratosfer, mesosfera, termosfera dan eksosfera.

Berkaitan dengan komposisi kimia udara atmosfera, dua lapisan ditakrifkan: homosfer dan heterosfera.

Homosfera

Ia terletak di 80-100 km pertama di atas permukaan laut, dan komposisi gas di udara adalah homogen. Di sini terletak troposfera, stratosfer dan mesosfer.

Heterosfera

Ia berada di atas 100 km dan dicirikan oleh komposisi gas yang terdapat di udara berubah-ubah. Memadankan termosfera. Komposisi gas berbeza pada ketinggian yang berbeza.

Komposisi udara atmosfera primitif

Cakera planet. Sumber: Domain Awam, commons.wikimedia.org

Setelah pembentukan Bumi, kira-kira 4.500 juta tahun yang lalu, gas mula berkumpul yang membentuk udara atmosfera. Gas-gas itu berasal terutamanya dari mantel Bumi, dan juga dari kesan dengan planetesimals (agregat bahan yang berasal dari planet-planet).

Penumpukan CO

Kegiatan gunung berapi yang hebat di planet ini mula melepaskan pelbagai gas ke atmosfer, seperti N ₂ , CO ₂ dan H ₂ O. Karbon dioksida mula terkumpul, sejak karbonasi (proses penetapan CO ₂ atmosfer dalam bentuk berkarbonat) jarang.

Faktor-faktor yang mempengaruhi penetapan CO ₂ pada masa ini adalah hujan intensiti yang sangat rendah dan kawasan benua yang sangat kecil.

Asal kehidupan, pengumpulan metana (CH

Makhluk hidup pertama yang muncul di planet ini menggunakan CO ₂ dan H ₂ untuk menjalankan pernafasan. Organisme awal ini adalah anaerobik dan metanogenik (mereka menghasilkan sejumlah besar metana).

Metana terkumpul di udara atmosfera, kerana penguraiannya sangat perlahan. Ia terurai dengan fotolisis dan dalam suasana yang hampir bebas oksigen, proses ini boleh memakan masa hingga 10,000 tahun.

Menurut beberapa catatan geologi, kira-kira 3,5 miliar tahun yang lalu terjadi penurunan CO ₂ di atmosfera, yang dikaitkan dengan kenyataan bahawa udara yang kaya dengan CH ₄ memperhebat hujan, yang lebih menyukai karbonasi.

Kejadian oksidatif besar (pengumpulan O

Dianggap bahawa kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu, jumlah O ₂ di planet ini mencapai tahap yang signifikan di udara atmosfera. Pengumpulan unsur ini dikaitkan dengan penampilan organisma fotosintetik.

Fotosintesis adalah proses yang membolehkan sintesis molekul organik dari organik bukan organik lain di hadapan cahaya. Semasa kejadiannya, O ₂ dilepaskan sebagai produk sampingan.

Kadar fotosintetik yang tinggi yang dihasilkan oleh cyanobacteria (organisma fotosintetik pertama) mengubah komposisi udara atmosfera. Sebilangan besar O ₂ yang dilepaskan kembali ke atmosfera semakin mengoksidasi.

Tahap O _{2 yang tinggi ini} mempengaruhi pengumpulan CH ₄ , kerana mempercepat proses fotolisis sebatian ini. Ketika metana di atmosfer turun secara mendadak, suhu planet turun dan glasiasi berlaku.

Kesan penting lain dari pengumpulan O ₂ di planet ini adalah pembentukan lapisan ozon. Atmosfera O ₂ terlepas di bawah pengaruh cahaya dan membentuk dua zarah oksigen atom.

Oksigen atom bergabung semula dengan molekul O ₂ dan membentuk O ₃ (ozon). Lapisan ozon membentuk penghalang pelindung terhadap sinaran ultraviolet, yang memungkinkan pengembangan kehidupan di permukaan bumi.

Nitrogen atmosfera dan peranannya dalam asal usul kehidupan

Nitrogen adalah komponen penting dari organisma hidup, kerana diperlukan untuk pembentukan protein dan asid nukleik. Walau bagaimanapun, atmosfera N ₂ tidak dapat digunakan secara langsung oleh kebanyakan organisma.

Fiksasi nitrogen boleh menjadi biotik atau abiotik. Ia terdiri daripada gabungan N ₂ dengan O ₂ atau H ₂ untuk membentuk ammonia, nitrat atau nitrit.

Kandungan N ₂ di atmosfera tetap kurang lebih tetap di atmosfera Bumi. Semasa CO ₂ tempoh pengumpulan , N ₂ penetapan pada dasarnya abiotik, disebabkan pembentukan nitrogen oksida, yang dibentuk oleh penceraian fotokimia H ₂ O dan CO ₂ molekul yang adalah sumber O ₂ .

Apabila tahap CO ₂ atmosfera menurun , kadar pembentukan nitrogen oksida menurun secara mendadak. Ia dianggap bahawa pada masa ini laluan biotik pertama N ₂ penetapan berasal .

Komposisi udara atmosfera semasa

Udara atmosfera terdiri daripada campuran gas dan unsur-unsur lain yang cukup kompleks. Komposisinya terutamanya dipengaruhi oleh ketinggian.

Homosfera

Komposisi kimia udara atmosfera kering di permukaan laut didapati agak tetap. Nitrogen dan oksigen membentuk sekitar 99% jisim dan isipadu homosfer.

Nitrogen atmosfera (N ₂ ) berada dalam perkadaran 78%, sementara oksigen membentuk 21% udara. Unsur paling banyak berikutnya di udara atmosfera adalah argon (Ar), yang menempati kurang dari 1% daripada jumlah keseluruhan.

Komponen udara atmosfera. Sumber: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Diubahsuai.

Terdapat unsur-unsur lain yang sangat penting, walaupun pada masa yang sama. Karbon dioksida (CO ₂ ) terdapat dalam perkadaran 0,035% dan wap air dapat bervariasi antara 1 dan 4%, bergantung pada wilayahnya.

Ozon (O ₃ ) dijumpai dalam kadar 0,003%, tetapi ia merupakan penghalang penting untuk perlindungan makhluk hidup. Dalam perkadaran yang sama, kita dapati pelbagai gas mulia seperti neon (Ne), krypton (Kr) dan xenon (Xe).

Di samping itu, terdapat hidrogen (H ₂ ), oksida nitrat dan metana (CH ₄ ) dalam jumlah yang sangat kecil.

Unsur lain yang merupakan sebahagian dari komposisi udara atmosfera adalah air cair yang terdapat di dalam awan. Begitu juga, kita dapati unsur pepejal seperti spora, debunga, abu, garam, mikroorganisma dan kristal ais kecil.

Heterosfera

Pada tahap ini, ketinggian menentukan jenis gas yang dominan di udara atmosfera. Semua gas ringan (berat molekul rendah) dan disusun dalam empat lapisan yang berbeza.

Ini dilihat bahawa apabila ketinggian meningkat, gas yang lebih banyak mempunyai jisim atom yang lebih rendah.

Di antara ketinggian 100 hingga 200 km, terdapat banyak nitrogen molekul (N ₂ ). Berat molekul ini ialah 28.013 g / mol.

Lapisan kedua heterosfera terdiri dari atom O dan terletak di antara 200 hingga 1000 km di atas permukaan laut. Atom O mempunyai jisim 15,999, kurang berat daripada N ₂ .

Kemudian, kita dapati lapisan helium setinggi 1000 hingga 3500 km. Helium mempunyai jisim atom 4.00226.

Lapisan terakhir heterosfera terdiri daripada hidrogen atom (H). Gas ini adalah yang paling ringan dalam jadual berkala, dengan jisim atom 1.007.

Rujukan

1. Katz M (2011) Bahan dan bahan mentah, Udara. Panduan Didaktik Bab 2. Institut Pendidikan Teknologi Nasional, Kementerian Pendidikan. Buenos Aires. Argentina. 75 ms
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Komposisi atmosfera berubah-kualiti udara global dan serantau. Persekitaran Atmosfera 43: 5268-5350.
3. Pla-García J dan C Menor-Salván (2017) Komposisi kimia atmosfera primitif planet Bumi. Chem 113: 16-26.
4. Rohli R dan Vega A (2015) Klimatologi. Edisi ketiga. Pembelajaran Jones dan Bartlett. New York, Amerika Syarikat. 451 hlm.
5. Saha K (2011) Suasana Bumi, fizik dan dinamiknya. Springer-Verlag. Berlin, Jerman 367 hlm.