2. Екологічне значення основних компонентів атмосферного повітря.

Загальна кількість вільного кисню в атмосфері оцінюється в 1,5*10¹⁵ т. В атмосфері кисень знаходиться не лише у вигляді молекул О₂. На висоті, що перевищує 150 км, йдуть процеси дисоціації О₂ і зʼявляються атоми кисню. Поряд з цим, відбувається і зворотний процес – синтез О₂. Тому в атмосфері вміст вільного кисню малий, і підтримується постійна концентрація О₂ в нижньому її шарі. З висотою концентрація вільнихх атомів кисню збільшується за рахунок зниження інтенсивності його синтезу в О₂. На висоті приблизно 100 км і більше вільні атоми кисню є переважаючими компонентами атмосфери.

В повітрі кисень у молекулярному вигляді, як проста речовина досягає 21,3 % по масі. Кисень в цілому складає від 50 до 85 % маси тваринних та рослинних тканин. Вільний кисень відіграє велику роль в біохімічних та фізіологічних процесах, зокрема в процесі дихання. Виключно важливою є роль кисню в проходженні процесів фотосинтезу. Основними біогеохімічними процесами звʼязування та вивільнення кисню для нових реакцій в живих організмах є окислення – відновлення, аеробне дихання, аеробне бродіння.

Якщо не враховувати антропогенну діяльність, то на даний час процеси фотосинтезу і дихання врівноважені, тому накопичення кисню в атмосфері не відбувається, і його вміст залишається постійним. У звʼязаному вигляді кисень входить до складу води, мінералів, гірських порід та усіх речовин, з яких побудовані живі організми (білків, жирів, вуглеводнів та ін.).

Виділений з повітря чистий кисень використовують у процесах виплавлення металів, випалювання сульфідних руд кольорових металів, окислювання метану, виробництва спиртів, альдегідів, кислот, білково-вітамінних концентратів, очищення стічних вод, в енергетиці, медицині тощо. Використання кисню в технологічних процесах підвищує температуру екзотермічних процесів, що сприяє зменшенню витрат палива та підвищенню продуктивності агрегатів. Так, заміна повітря киснем при виробництві білково-вітамінних концентратів сприяє збільшенню продуктивності реакторів у 3,5 рази. 80% усього кисню в атмосферу постачає морський фітопланктон - мікроскопічні водорості, що живуть у верхніх шарах океану; 20% - виробляє наземна рослинність, тропічні ліси.

Скраплені компоненти повітря (азот, кисень, аргон, гелій та ін.) широко використовують у кріогенній техніці для отримання наднизьких температур.

Озон – це триатомна форма двоатомного кисню. Він утворюється в стратосфері у два етапи:

1) фотодисоціація - О₂ + УФ-промені  О + О;

2) хімічна реакція - О₂ + О <M>  О₃ + <M>.

(<M> – чужорідні частинки як співударні частинки).

В атмосфері озоновий шар розташований на висоті 15-20-30 км ( за іншими даними – 15-35 км) і є природним захисним щитом для проникнення на поверхню Землі жорсткого ультрафіолетового випромінювання Сонця з довжиною хвиль 100-315 нм, яке призводить до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і загибелі живих клітин. Тому важливою є підтримка постійної концентрації озону, до якої адаптувалися живі організмина Землі. У стратосфері існує рівновага між процесами утворення та розщеплення озону, однак внаслідок зростання обсягів викидів оксидів азоту, водню та фреонів, концентрація озону в атмосфері зменшується.

Окис вуглецю (CO) - газ, що не має запаху і кольору, дуже отруйний. Потрапляє в повітря переважно з вихлопними газами двигунів. Двигун легкового автомобіля викидає за хвилину до 3 м³ окису вуглецю, а вантажного - до 6 м³. Дуже велика концентрація окису вуглецю на перехрестях, на вузьких вуличках, вона може бути значною в кабінах автомобілів.

Окис вуглецю утворюється також при спалюванні вугілля металургійних процесах. Виділяється він і з тютюновим димом При попаданні в легені людини окис вуглецю витісняє кисень гемоглобіну, у людини з'являється шум у вухах, нудота, паморочиться голова, людина непритомніє.

Вміст вуглекислого газу в атмосфері за різними даними становить лише 0,033 – 0,035 %, проте з огляду на те, що він є природним ресурсом для фотосинтезу та формування рослинами фітомаси, його екологічне значення виключно важливе.

Відомо, що в процесі фотосинтезу рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Таким чином відбувається регенерація кисню в атмосфері. Вміст вуглекислого газу в атмосфері постійно збільшується як з природних причин, так і внаслідок техногенезу. Такі процеси як гниття, лісові пожежі, деякі інші хімічні реакції відбуваються з виділенням СО₂. У результаті техногенних викидів в атмосферу надходить величезна кількість вуглекислого газу. За рахунок діяльності людини щорічне надходження СО₂ в атмосферу перевищує 14 млрд. т. Тому його концентрація в атмосфері постійно збільшується. Моніторинг показав, що за останні 100 років вона зросла з 0,027 до 0,0325 %, а в найближчі 100 років досягне 0,40 %. Із збільшенням концентрації СО₂ учені повʼязують зміну багатьох екологічних умов на Землі, в тому числі й глобальне потепління. Повний цикл відновлення СО₂ в біосфері відбувається за 300 років.

Азот є обов'язковим компонентом білків - 15-19%, більша частина якого знаходиться в молекулярній формі. Його фіксують азотофіксуючі бактерії (у рослинах сімейства бобових ). Рослини споживають сполуки азоту - нітрати і сполуки амонію, які утворюються з окислів азоту, що виникають від грозових розрядів, внаслідок реакцій окислення під час роботи двигунів автомобілів, літаків, під час ядерних вибухів, фотохімічних смогів, кислотних дощів тощо. Азот є сировиною, з якої виробляють мінеральні добрива, аміак, капролактан, етилен, штучні та синтетичні волокна. У середовищі рідкого азоту подрібнюються тверді речовини, що захищає утворені частинки від окислення. Скраплений азот використовують також у системах надпровідності, термоядерній енергетиці, транспорті тощо.

Окисли сірки виділяють переважно теплоелектростанції і хімічні підприємства. Сірчистий газ (SO₂) - безколірний, має різкий запах. Він добре розчиняється у воді, утворюючи при цьому сірчану кислоту. Це ж відбувається й у вологому повітрі: сірчистий газ сполучаючись з атмосферною вологою утворює сірчану кислоту. Випадають «кислотні» дощі, що завдають значної шкоди рослинам. Сірчистий газ подразнює слизові оболонки носа, очей, ви­кликає кашель, спазми в горлі, призводить до захворювання на бронхіт. У великих дозах цей газ небезпечний для життя. безпечний він і для рослин, особливо фруктових дерев. Цей газ руйнує твори мистецтва з мармуру, облицювання будівель (мармур перетворюється у гіпс), посилює корозію металів.

Вода постійно знаходиться в атмосфері у вигляді пари, а також у рідкому і твердому стані.Загальний вміт її в складі атмосфери коливається від 0,1 до 40 м² на кілограм сухого повітря. З висотою вміст вологи зменшується.

У складі атмосфери знаходяться й аерозолі, що являють собою дрібні часточки твердих тіл різних за походженням і природою.