Розділ III. Значення атмосфери для життєдіяльності людини

Уданому розділі розглядаються питання:

Біологічне значення повітря. Технологічне значення повітря:

- Розділення повітря.

- Повітря - джерело кисню для окисно-відновних процесів.

- Повітря, як сушильний агент.

- Повітря, як холодагент для процесів охолодження.

• Кондиціонування повітря.

• Пневматичний транспорт.

• Повітря для пневмоінструментів.

Біологічне значення повітря

На перший погляд, сучасна людина, особливо міський житель мало залежить від природи. Але все, що створила людина - все це почерпано з кладових природи. Природа для людини - це не тільки джерело енергії й сировини. Людина - сама є частиною природи, тому потребує сприятливого середовища для життя з чистим повіт­рям і водою, місць відпочинку з красивими пейзажами для віднов­лення фізичних і духовних сил. Зі збільшенням чисельності насе­лення, ростом цивілізіції, ростуть і запити людей до різноманітності та якості їжі, інших благ. Для їх забезпечення необхідно нарощува­ти виробництво, і суспільство все більше потребує різних природних ресурсів. Одвічна природа Землі давно й значно змінена людиною. Сучасне виробництво не являє собою ізольовану термодинамічну систему, а обмінюється з довкіллям і енергією, і речовиною. І цей обмін проходить для атмосфери не безболісно. У районах промислового й сільськогосподарського виробництва, атмосфера насичена різними речовинами, які різні, як за своєю природою, так і за агрегатним станом і температурою. Утворюється специфічна атмо­сферна виробнича зона, яка за своїми параметрами далека від при­родної. Природні процеси, що відбуваються в атмосфері, як фізичні (циркуляція, теплообмін), так і хімічні (розклад, окиснення-відновлення), фотохімічні процеси уже не в силі оперативно відтворювати початкові параметри атмосфери. Тому виробничі повітряні зони є зонами підвищеного ризику перебування там людей. Не маючи змоги змінити це становище, суспільство вимушено створювати санітарно-захисні зони навколо виробництв, тим самим зменшуючи для себе площі територій проживання та відпочинку. Але це, у принципі, не вирішує питання захисту атмосфери від забруднень. Шкідливі речовини за рахунок циркуляції повітря переносяться на далекі відстані не знаючи меж, створюючи дискомфорт на інших територіях. Так як виробництво, в основному, безперервне, то й атмосфера постійно поповнюється різними речовинами, не встига­ючи їх нейтралізувати.

Повітря є необхідним компонентом для життєдіяльності живого організму. Як газова суміш, повітря вдихається легенями, де кисень (діоксиген) і частково інші компоненти розчиняються в крові. Діоксиген при цьому утворює комплексну сполуку з гемоглобіном крові. За допомогою крові діоксиген транспортується по всіх частинах організму, де бере участь в окисно-відновних біохімічних процесах. Газові продукти цих процесів, і в першу чергу СО₂ (кар­бон діоксид), розчиняються у крові й переносяться в легені, звідти видихаються на зовні. На протязі багатьох віків людина адаптувала­ся до певних параметрів повітря не тільки за складом, але й за тиском, температурою, вологістю. Коливання вмісту кисню в повіт­рі впливає на стан людини. Так, наприклад, при зниженні вмісту кисню з висотою (3000 і більше метрів) працездатність людей знижується більш, ніж у два рази. При цьому виникає так звана гірська хвороба: пульс і дихання частішають, з'являється слабкість, втрачається гострота слуху й зору й навіть нервово - психічні по­рушення. Незнання цих процесів привело до загибелі багатьох дослідників гір і аеронавтів. Збільшення вмісту кисню приводить до опіків у легенях. При деяких захворюваннях легень хворому дають дихати чистим киснем (кисневі подушки).

Збільшення тиску повітря призводить до значного збільшення розчинності азоту (динітрогену) у крові, що при падінні тиску приводить до значного виділення азоту. При цьому в кровеносних судинах утворюються газові пробки, судини набухають і лопаються (кесонна хвороба). Ось чому, водолазів піднімають на поверхню поступово, а також для них створюють штучне повітря на базі інертних газів, що менш розчинні у крові, ніж азот.

Попадаючи з однієї кліматичної зони в іншу, людина почуває себе дискомфортно і проходить певний час поки людина адаптуєть­ся до нових умов. Тому збереження природно встановленого складу повітря і його фізичних параметрів відіграє важливу роль в життє­діяльності людини.

За участю повітря здійснюється важливий біохімічний процес -фотосинтез:

6СО₂ + 6Н₂О С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

В атмосфері, завдяки цьому процесу, підтримується певний вміст кисню і проходить утворення органічних речовин, рослини забезпечують себе енергією. За рахунок фотосинтезу рослинами щорічно виробляється 145 млрд. тон кисню, 100 млрд. тон органіч­них речовин і запасається 3 10²¹Дж енергії. Тільки сосновий ліс, у процесі фотосинтезу, на 1 т приросту фітомаси використовує з атмо­сфери 1,84 т карбон діоксиду, 1,42 т діоксигену, 450 т водяної пари.

Потреба людини в кисні складає 2,8-3 л/хв.(40-45мл/кг), при фізичній роботі - до 5-6 л/хв. Природа може забезпечити необхідною кількістю кисню все живе на Землі. Але вона не в силі нейтралізувати ті об'єми найрізноманітніших речовин, що попадають в атмо­сферу в результаті діяльності людини.

Променева енергія Сонця - основне джерело руху повітря. Розподіляється вона на земній кулі нерівномірно. У цьому причина виникнення вітру. Між теплими й холодними масами повітря виникає різниця температур і атмосферного тиску. Це й породжує вітер. Простий приклад утворення вітру - бриз. Він виникає через різни­цю температури повітря над сушею і морем. Вдень повітря над сушею нагрівається сильніше. Нагріте повітря піднімається і на його місце приходить повітря з моря. Вночі навпаки. Вітер дує з області високого в область низького тиску. При зближенні теплого і холодного повітря змінюються параметри температури й вологості, що приводить до збільшення швидкості вітру. Зони, в яких збли­жуються потоки повітря називаються перехідними або фронтальними. У цих зонах виникають циклони, з якими пов'язують хмарну з опадами погоду, та антициклони - ясну, малохмарну. Циклони частіше всього спостерігаються над Антарктидою, а антициклони – у північній частині і в субтропіках, причому їх центри розміщуються над океанами. Від атмосферного тиску залежать і переважаючі вітри.

Атмосфера - це основна система де створюються певні темпе­ратурні, барометричні, кінетичні та інші параметри, які ми називаємо кліматичними умовами - погодою. Це важливий компонент, що впливає на рослинний і тваринний світ і на саму людину. До сталої, довготривалої погоди, якою б вона не була, сильно холодна чи спекотна, людський організм адаптується й відповідно буде пристосована діяльність людини. Але особливо небезпечні для всього живого різкі коливання погоди, що як правило, є катастрофою для всього живого так і для рослинного світу. Це такі грізні атмосферні явища, як тропічні циклони, смерчі, урагани.

Завдяки наявності в атмосфері озону, що утворює «озоновий шар», земна поверхня захищена від жорсткого ультрафіолетового проміння Сонця. Озон грає роль своєрідного фільтра, що поглинає ультрафіолетову радіацію і сам при цьому руйнується. Тому всі біоб'єкти Землі не зазнають руйнації від УФ-проміння. Таким чином, атмосфера є своєрідним середовищем, що захищає земних поселенців від космічного і сонячного впливу, створює необхідні фізичні та хімічні умови для існування людства. Повітря необхідне не тільки людині. У безкисневому середовищі можуть розвиватися тільки анаеробні бактерії. Нормальна життєдіяльність та ріст рослин, проростання насіння здійснюється при умові, що 15-25% прос­тору ґрунту зайнято повітрям. Розчинення кисню у воді, його про­никнення в земну поверхню, створює умови для біохімічних проце­сів, що там проходять.