Содержание азота в воздухе в процентах. Азот в воздухе

Количество азота в воздухе

Известно, что воздух в большей части состоит из азота. Количество азота в воздухе составляет около 75,6% по массе и 78% по объему. Азот необходим для поддержания существования растений и животного мира. Любое живое существо нуждается в азоте. Азот присутствует в составе белков, которые, в свою очередь, являются незаменимым материалом в составе тела человека. Без этого вещества невозможна регенерация тканей, заживление ран, невозможен рост.

Количество азота в воздухе , если вести расчет на километр квадратный поверхности Земли составляет приблизительно 12 500 000 тонн.

Азот – бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. В воде растворяется очень плохо. В условиях высокого давления либо слишком низкой температуре азот становится жидкостью. При обычных условиях атмосферного давления, азот превращается в жидкость с температурой -210 °С.

С одной стороны, такое количество азота в воздухе должно быть достаточно для растений и живых существ. Но на самом деле, только растения семейства бобовых в природе могут усваивать из воздуха азот. У прочих живых организмов, как и у людей, нет возможности в усваивании чистого азота. Чтобы воссоздать необходимое количество азота, человек должен потреблять белковую пищу, которая готовится их определенных видов травоядных животных или растений.

При дыхании, мы вдыхаем определенное количество азота в воздухе. Однако, в отличие от кислорода, азот не может быть усвоен легкими человека, и газ просто выходит из них наружу. Но присутствие в атмосфере азота содействует тому, чтобы не происходило перенасыщения кислородом. Так как избыток кислорода для человека так же опасен, как и недостаток.

Другие живые существа поглощают азот как соединения с остальными элементами. Растения получают азот из почвы, а животные из других животных, либо из растений.

Очень сложно азоту взаимодействовать с другими элементами. К примеру, кислород с азотом в природе может реагировать при возникновении вспышек молнии в грозу. За счет того, что эти вспышки создают исключительную высокую температуру.

Не смотря на перевод значения слова азот (а означает он «azoos» греч. - безжизненный), этот элемент очень важен в жизни человека и окружающего его мира. Химический элемент азот, знак – N, с седьмым порядковым номером, относится к V группе периодической системы Менделеева. Имеет относительную атомную массу. Азот в воздухе является газом без цвета, без запаха и вкуса.

Азотсодержащие соединения, такие как селитра, аммиак, азотная кислота были известны намного раньше, чем прошел процесс получения азота в свободном состоянии.

Азот в воздухе и природе

Газ азот очень распространен среди других элементов на Земле, его основная масса – приблизительно 4 х 1015 т находится в свободном составе атмосферы. В виде молекул N2 азот в воздухе составляет по объему 78,09%, по массе – 75,6% без учета примеси в виде окислов и аммиака. Природными соединениями являются различные нитраты и хлористый аммоний. Пустынный сухой климат характеризуется крупными скоплениями селитры. Немалое количество времени селитра была главным производителем промышленного азота. Сегодня основное значение в связывании азота приходится на синтез аммиака в промышленных условиях из водорода и воздуха. В морях, океанах, реках содержится совсем небольшое количество связанного азота. Немного его содержит и нефть (содержание около 0,02 – 1,5%) и каменный уголь (1 – 2,5%). Накопление азота происходит в почве и в живых организмах.

Азот в воздухе абсолютно необходимый элемент, так как входит в его состав. За счет своей инертности, азот входит в реакцию с кислородом и предупреждает процессы окисления. За эти свойства азот популярен в использовании областей металлургической химической и нефтехимической промышленности, медицине, пожаротушении.

Когда требуется обеспечить крупные предприятия газообразным азотом в том количестве, которое требуется, для вас модульная азотная станция.

azotnaya.ru

Атмосферный азот

98ai Атмосферный азот фиксируется в природе по биогенному и абиогенному направлениям. Первое направление обозначает образование химического соединения, которое возникает как результат жизнедеятельности организмов. Второе направление – это процесс реакций кислорода с азотом. За счет инертности азота окислительный процесс требует больше количества энергии (более высокую температуру). Такие условия можно достичь разрядом молнии, когда температура достигнет 25000 °C и выше. При этом осуществляется образование разных оксидов азота.

Содержание азота в литосфере составляет 0,01%, атмосфера содержит азот по массе 75,6% , по объему 78,09%. Так что можно сказать, что мы дышим воздухом, содержащим в большей части атмосферный азот, умеренно обогащенный кислородом. Но стоит отметить, что растения не могут усваивать атмосферный азот.

Атмосферный азот еще определяют как смесь «благородных» газов и получают посредством реакции раскаленного кокса с воздухом. В современном мире основным источником поступления азота являются вулканические газы.

Так как у атмосферного азота ресурсы велики, то азотная промышленность (ее сырьевая база) устанавливается на углеводородном сырье, которое применяется в производстве водородсодержащего газа.

Сырье для азотной кислоты – это вода, воздух и аммиак. В некоторой степени синтетический аммиак состоит из примесей. К таким примесям относятся масло смазочное (при сжатии с помощью поршневого компрессора) и катализаторная пыль. Чистый газообразный аммиак получают посредством испарительных станций и дистилляционных отделений жидкого аммиака.

В производстве азотной кислоты применяют атмосферный воздух. Такой воздух, как правило, загрязнен различными примесями, из-за этого подвержен обязательной очистке. После скруббера (устройство для очистки газообразных или твердых сред от примесей) очистка осуществляется двухступенчатым фильтром.

Несмотря на инертность, атмосферный азот может оказывать влияние на человеческий организм и на организм млекопитающих. Но при недостатке кислорода и высоком давлении, вызывает удушье или опьянение. Также некоторые соединения азота высокоактивны и зачастую токсичны.

azotnaya.ru

Азот в атмосфере — Знаешь как

Жизнь многим обязана азоту, но и азот, по крайней мере атмосферный, своим происхождением обязан не столько Солнцу, сколько жизненным процессам. Поразительно несоответствие между содержанием элемента № 7 в литосфере (0,01%) и в атмосфере (75,6% по массе или 78,09% по объему). В общем-то мы обитаем в азотной атмосфере, умеренно обогащенной кислородом. Между тем ни на других планетах солнечной системы, ни в составе комет или каких-либо других холодных космических объектов свободный азот не обнаружен. Есть его соединения и радикалы — CN*, NH*, NH*2, NH*3, а вот азота нет. Правда, в атмосфере Венеры зафиксировано около 2% азота, но эта цифра еще требует подтверждения.

Полагают, что и в первичной атмосфере Земли элемента 7 не было. Откуда же тогда он в воздухе? По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вначале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: Н2, Н2O, СО2, СН4, Nh4. Свободный азот если и выходил наружу как продукт вулканической деятельности, то превращайся в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышенные температуры — поверхность Земли еще не остыла. Так что же, значит сначала азот присутствовал в атмосфере в виде аммиака? Видимо, так. Запомним это обстоятельство.

Но вот возникла жизнь… Владимир Иванович Вернадский утверждал, что «земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни». Именно жизнь запустила удивительнейший механизм фотосинтеза. Один из конечных продуктов этого процесса — свободный кислород стал активно соединяться с аммиаком, высвобождая молекулярный азот:

фотосинтез

СО2 + 2h3O → НСОН + НаО + О2;

4Nh4 + 3O2 → 2N2 + 6h3O

Кислород и азот, как известно, в обычных условиях между собой не реагируют, что и позволило земному воздуху сохранить «статус кво» состава. Заметим, что значительная часть аммиака могла раствориться а воде при образовании гидросферы.

В наше время основной источник поступления N2 в атмосферу — вулканические газы.

Если разорвать тройную связь…

Разрушив неисчерпаемые запасы связанного активного азота, живая природа поставила себя перед проблемой: как связать азот, В свободном, молекулярном состоянии он, как мы знаем, оказался весьма инертным. Виной тому — тройная химическая связь его молекулы: N≡N.

Обычно связи такой кратности малоустойчивы. Вспомним классический пример ацетилена: НС≡СН. Тройная связь его молекулы очень непрочна, чем и объясняется невероятная химическая активность этого газа. А вот у азота здесь явная аномалия: его тройная связь образует самую стабильную из всех известных двухатомных молекул. Нужно приложить колоссальные усилия, чтобы разрушить эту связь. К примеру, промышленный синтез аммиака требует давления более 200 атм и температуры свыше 500° С, да еще обязательного присутствия катализаторов… Решая проблему связывания азота, природе пришлось наладить непрерывное производство соединений азота методом гроз.

Статистика утверждает, что в атмосфере нашей планеты ежегодно вспыхивают три с лишним миллиарда молний. Мощность отдельных разрядов достигает 200 млн. киловатт, а воздух при этом разогревается (локально, разумеется) до 20 тыс. градусов. При такой чудовищной температуре молекулы кислорода и азота распадаются на атомы, которые, легко реагируя друг с другом, образуют непрочную окись азота:

N2 + О2 → 2NO

Благодаря быстрому охлаждению (разряд молнии длится десятитысячную долю секунды) окись азота не распадается и беспрепятственно окисляется кислородом воздуха до более стабильной двуокиси

2NO + О2 → 2NО2.

В присутствии атмосферной влаги и капель дождя двуокись азота превращается в азотную кислоту:

3NО2 + Н2О → 2HNО3 + NO

Азот фиксируется в атмосфере и фотохимическим путем: поглотив квант света, молекула N2 переходит в возбужденное, активированное состояние и становится способной соединиться с кислородом.

Вы читаете, статья на тему азот в атмосфере

znaesh-kak.com

Атмосферный воздух

ЛЕКЦИЯ № 3. Атмосферный воздух.

Тема: Атмосферный воздух, его химический состав и физиологическое

значение составных частей.

Атмосферные загрязнения; их влияние на здоровье населения.

План лекции:

Химический состав атмосферного воздуха.
Биологическая роль и физиологическое значение его составных частей: азота, кислорода, углекислого газа, озона, инертных газов.
Понятие об атмосферных загрязнениях и их источниках.
Влияние атмосферных загрязнений на здоровье (прямое воздействие).

Влияние атмосферных загрязнений на условия жизни населения (косвенное воздействие на здоровье).
Вопросы охраны атмосферного воздуха от загрязнения.

Газовая оболочка земли называется атмосферой. Общий вес земной атмосферы составляет 5,13  1015 тонн.

Воздух, образующий атмосферу, представляет собой смесь различных газов. Состав сухого воздуха на уровне моря будет следующий:

Таблица № 1

Состав сухого воздуха при температуре 00 С и

давлении 760 мм рт. ст.

Составляющие компоненты	Процентный состав по объему	Концентрация в мг/м3
Азот	78,09	970300
Кислород	20,95	299300
Аргон	0,93	16550
Углекислый газ	0,03	591
Неон	0,0018	16,2
Гелий	0,00052	0,9
Метан	0,00022	1,5
Криптон	0,0001	3,7
Закись азота	0,0001	1,9
Водород	0,00005	0,045
Ксенон	0,000008	0,45
Озон	0,000001	0,21
Радон	6,10-18

Состав земной атмосферы остается постоянным над сушей, над морем, в городах и сельской местности. Не изменяется он также с высотой. При этом следует помнить, что речь идет о процентном содержании составных частей воздуха на разных высотах. Однако этого нельзя сказать о весовой концентрации газов. По мере подъема вверх плотность воздуха падает и количество молекул, содержащихся в единице пространства, тоже снижается. Вследствие этого падает весовая концентрация газа и его парциальное давление.

Остановимся на характеристике отдельных составных частей воздуха.

Главной составной частью атмосферы является азот. Азот является инертным газом. Он не поддерживает дыхания и горения. В атмосфере азота жизнь невозможна.

Азот играет важную биологическую роль. Азот воздуха усваивается некоторыми видами бактерий и водорослями, которые образуют из него органические соединения.

Под влиянием атмосферного электричества образуется небольшое количество ионов азота, которые вымываются из атмосферы осадками и обогащают почву солями азотистой и азотной кислоты. Соли азотистой кислоты под влиянием почвенных бактерий превращаются в нитриты. Нитриты и соли аммиака усваиваются растениями и служат для синтеза белков.

Таким образом, осуществляется превращение инертного азота атмосферы в живую материю органического мира.

Ввиду недостатка азотистых удобрений природного происхождения, человечество научилось получать их искусственным путем. Создана и развивается азотно-туковая промышленность, которая перерабатывает атмосферный азот в аммиак и азотистые удобрения.

Биологическое значение азота не ограничивается его участием в круговороте азотистых веществ. Он играет важную роль как разбавитель кислорода атмосферы, так как в чистом кислороде жизнь невозможна.

Увеличение содержания азота в воздухе вызывает гипоксию и асфиксию вследствие снижения парциального давления кислорода.

При повышении парциального давления азот проявляет наркотические свойства. Однако, в условиях открытой атмосферы наркотическое действие азота не проявляется, так как колебания его концентрации незначительны.

Наиболее важным из компонентов атмосферы является газообразный кислород (О2).

Кислород в нашей Солнечной системе в свободном состоянии встречается только на Земле.

Много предположений выдвинуто относительно эволюции (развития) земного кислорода. Наиболее признанное объяснение заключается в том, что подавляющая часть кислорода в современной атмосфере образовалась в процессе фотосинтеза в биосфере; и только начальное, малое количество кислорода образовалось в результате фотосинтеза воды.

Биологическая роль кислорода чрезвычайно велика. Без кислорода невозможна жизнь. Земная атмосфера содержит 1,18  1015 тонн кислорода.

В природе непрерывно идут процессы потребления кислорода: дыхание человека и животных, процессы горения, окисления. В то же время непрерывно идут процессы восстановления содержания кислорода в воздухе (фотосинтез). Растения поглощают углекислый газ, расщепляют его, усваивают углерод, а кислород выделяют в атмосферу. Растения выбрасывают в атмосферу 0,5  105 миллионов тонн кислорода. Этого достаточно чтобы покрыть естественную убыль кислорода. Поэтому содержание его в воздухе постоянно и составляет 20, 95%.

Непрерывное течение воздушных масс перемешивают тропосферу, вот почему не наблюдается разницы в содержании кислорода в городах и сельской местности. Концентрация кислорода колеблется в пределах нескольких десятых процентов. Это не имеет значения. Однако, в глубоких ямах, колодцах, пещерах содержание кислорода может падать, поэтому спуск в них опасен.

При падении парциального давления кислорода у человека и животных наблюдаются явления кислородного голодания. Значительные изменения парциального давления кислорода наступают при подъеме вверх над уровнем моря. Явления кислородной недостаточности могут наблюдаться при подъемах в горы (альпинизм, туризм), при авиаперелетах. Подъем на высоту 3000м может вызвать высотную или горную болезнь.

При длительном проживании в высокогорной местности у людей развивается привыкание к недостатку кислорода и наступает акклиматизация.

Высокое парциальное давление кислорода неблагоприятно для человека. При парциальном давлении более 600 мм уменьшается жизненная емкость легких. Вдыхание чистого кислорода (парциальное давление 760 мм) вызывает отек легких, пневмонию, судороги.

В естественных условиях в воздухе не наблюдается повышенное содержание кислорода.

Озон является составной частью атмосферы. Масса его составляет 3,5 миллиарда тонн. Содержание озона в атмосфере меняется по сезонам года: весной оно высокое, осенью низкое. Содержание озона зависит от широты местности: чем ближе к экватору, тем оно ниже. Концентрация озона имеет суточный ход: максимума оно достигает к полудню.

Концентрация озона неравномерно распределяется по высоте. Наиболее высокое его содержание наблюдается на высоте 20-30 км.

Озон непрерывно образуется в стратосфере. Под влиянием ультрафиолетовой радиации солнца, молекулы кислорода диссоциируют (распадаются) с образованием атомарного кислорода. Атомы кислорода рекомбинируются (соединяются) с молекулами кислорода и образуют озон (О3). На высоте выше и ниже 20-30 км процессы фотосинтеза (образования) озона замедляются.

Наличие слоя озона в атмосфере имеет большое значение для существования жизни на Земле.

Озон задерживает коротковолновую часть спектра солнечной радиации, не пропускает волны короче 290 нм (нанометров). При отсутствии озона жизнь на земле была бы невозможна, вследствие губительного действия короткой ультрафиолетовой радиации на все живое.

Озон поглощает также инфракрасную радиацию с длиной волны 9,5 мкм (микрон). Благодаря этому, озон задерживает около 20 процентов теплового излучения земли, уменьшая потерю ее тепла. В отсутствие озона абсолютная температура Земли была бы ниже на 70.

В нижний слой атмосферы – тропосферу озон заносится из стратосферы в результате перемешивания воздушных масс. При слабом перемешивании концентрация озона у поверхности земли падает. Увеличение озона в воздухе наблюдается при грозе в результате разрядов атмосферного электричества и увеличения турбулентности (перемешивания) атмосферы.

Вместе с тем, значительное повышение концентрации озона в воздухе является результатом фотохимического окисления органических веществ, которые поступают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей и выбросами промышленности. Озон относится к числу токсических веществ. Озон оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа, горла в концентрации 0,2-1 мг/м3.

Углекислый газ (СО2) находится в атмосфере в концентрации 0,03%. Общее количество его равно 2330 миллиардов тонн. Большое количество углекислого газа содержится в растворенном виде в воде морей и океанов. В связанном виде он входит в состав доломитов и известняков.

Атмосфера постоянно пополняется углекислым газом в результате процессов жизнедеятельности живых организмов, процессов горения, гниения, брожения. Человек выделяет в день 580 л углекислого газа. Большое количество углекислого газа выделяется при разложении известняков.

Несмотря на наличие многочисленных источников образования, существенного накопления углекислого газа в воздухе не происходит. Углекислый газ постоянно ассимилируется (усваивается) растениями в процессе фотосинтеза.

Кроме растений регулятором содержания углекислого газа в атмосфере являются моря и океаны. При повышении парциального давления углекислого газа в воздухе, он растворяется в воде, а при снижении выделяется в атмосферу.

В приземной атмосфере наблюдаются небольшие колебания концентрации углекислого газа: над океаном она ниже, чем над сушей; в лесу выше, чем в поле; в городах выше, чем за городом.

Углекислый газ играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека. Он является побудителем дыхательного центра.

Повышение содержания углекислого газа в воздухе оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека, вызывает учащение дыхания, раздражение слизистых оболочек. В воздухе жилых и общественных зданий содержание углекислого газа нормируется. Предельно допустимая концентрация (ПДК) составляет 0,1%.

В атмосферном воздухе присутствует некоторое количество инертных газов: аргона, неона, гелия, криптона и ксенона. Эти газы относятся к нулевой группе таблицы Менделеева, не вступают в реакции с другими элементами, являются инертными в химическом смысле.

Инертные газы являются наркотическими. Их наркотические свойства проявляются при высоком барометрическом давлении. В открытой атмосфере наркотические свойства инертных газов не могут проявиться.

Кроме составных частей атмосферы, в ней содержатся различные примеси природного происхождения и загрязнения, вносимые в результате деятельности человека.

Примеси, которые присутствуют в воздухе помимо его естественного химического состава, называются атмосферными загрязнениями.

Атмосферные загрязнения подразделяются на естественные и искусственные.

К естественным загрязнениям относят примеси, поступающие в воздух в результате стихийных природных процессов (растительная, почвенная пыль, извержение вулканов, космическая пыль).

Искусственные атмосферные загрязнения образуются в результате производственной деятельности человека.

Искусственные источники атмосферных загрязнений делят на 4 группы:

транспорт;
промышленность;
теплоэнергетика;
сжигание мусора.

Остановимся на их краткой характеристике.

Современная ситуация характеризуется тем, что объем выбросов автомобильного транспорта превышает объем выбросов промышленных предприятий.

Один автомобиль выбрасывает в воздушный бассейн более 200 химических соединений. Каждый автомобиль потребляет в год в среднем 2 тонны топлива и 30 тонн воздуха, а выбрасывает в атмосферу 700 кг оксида углерода (СО), 230 кг несгоревших углеводородов, 40 кг окислов азота (NО2) и 2-5 кг твердых веществ.

Современный город насыщен и другими видами транспорта: железнодорожным, водным и воздушным. Общее количество выбросов в окружающую среду от всех видов транспорта имеет тенденцию к непрерывному росту.

Промышленные предприятия по степени наносимого вреда окружающей среде занимают второе место после транспорта.

Наиболее интенсивно загрязняют атмосферный воздух предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимической и коксохимической промышленности, а также предприятия по производству строительных материалов. Они выбрасывают в атмосферу десятки тонн сажи, пыли, металлов и их соединений (меди, цинка, свинца, никеля, олова и др.).

Поступая в атмосферу, металлы загрязняют почву, накапливаются в ней, проникают в воду водоемов.

В районах расположения промышленных предприятий, население подвергается риску неблагоприятного воздействия атмосферных загрязнений.

Помимо твердых частиц промышленность выбрасывает в воздух различные газы: серный ангидрид, окись углерода, окислы азота, сероводород, углеводороды, радиоактивные газы.

Загрязняющие вещества могут длительно находиться в окружающей среде и оказывать вредное влияние на организм человека.

Например, углеводороды сохраняются в окружающей среде до 16 лет, принимают активное участие в фотохимических процессах в атмосферном воздухе с образованием токсических туманов.

Массивное загрязнение атмосферы наблюдается при сжигании твердого и жидкого топлива на теплоэлектростанциях. Они являются основными источниками загрязнения атмосферы окислами серы и азота, окисью углерода, сажей и пылью. Для этих источников характерна массивность загрязнения атмосферного воздуха.

В настоящее время известно много фактов неблагоприятного влияния атмосферных загрязнений на здоровье людей.

Атмосферные загрязнения оказывают на организм человека как острое, так и хроническое воздействие.

Примерами острого влияния атмосферных загрязнений на здоровье населения являются токсические туманы. Концентрации токсических веществ в воздухе возрастали при неблагоприятных метеорологических условиях.

Первый токсический туман зарегистрирован в Бельгии в 1930 году. Пострадало несколько сот человек, 60 человек умерли. В последующем подобные случаи повторялись: в 1948 году в американском городе Донора. Пострадало 6000 человек. В 1952 году от «великого лондонского тумана» умерло 4000 человек. В 1962 году по этой же причине погибло 750 жителей Лондона. В 1970 году от смога над японской столицей (Токио) пострадало 10 тысяч человек, 1971 году – 28 тысяч.

Помимо перечисленных катастроф, анализ материалов исследований отечественных и зарубежных авторов обращает внимание на повышение общей заболеваемости населения по причине загрязнения атмосферы.

Выполненные в данном плане исследования позволяют заключить, что в результате воздействия атмосферных загрязнений в промышленных центрах наблюдается повышение:

общего уровня смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней органов дыхания;
острой неспецифической заболеваемости верхних дыхательных путей;
хронических бронхитов;
бронхиальной астмы;
эмфиземы легких;
рака легких;
снижение продолжительности жизни и творческой активности.

Кроме того, в настоящее время математический анализ выявил статистически значимую корреляционную зависимость между уровнем заболеваемости населения болезнями крови, органов пищеварения, болезнями кожи и уровнями загрязнения атмосферного воздуха.

Органы дыхания, пищеварительная система и кожа являются «входными воротами» для токсических веществ и служат мишенями их прямого и опосредованного действия.

Влияние атмосферных загрязнений на условия жизни расценивается как непрямое (косвенное) воздействие атмосферных загрязнений на здоровье населения.

Оно включает:

снижение общей освещенности;
снижение ультрафиолетовой радиации солнца;
изменение климатических условий;
ухудшение жилищно-бытовых условий;
отрицательное воздействие на зеленые насаждения;
отрицательное воздействие на животных.

Вещества, загрязняющие атмосферу, наносят большой ущерб зданиям, сооружениям, строительным материалам.

Общий экономический ущерб США от загрязнителей атмосферы, включая их влияние на здоровье человека, строительные материалы, металлы, ткани, кожу, бумагу, краски, резину и другие материалы ежегодно составляет 15-20 миллиардов долларов.

Все вышесказанное свидетельствует о том, что охрана атмосферного воздуха от загрязнения является проблемой чрезвычайной важности и объектом пристального внимания специалистов во всех странах мира.

Все мероприятия по охране атмосферного воздуха должны осуществляться комплексно по нескольким направлениям:

Законодательные меры. Это принятые правительством страны законы, направленные на охрану воздушной среды;
Рациональное размещение промышленных и жилых зон;
Технологические мероприятия, направленные на снижение выбросов в атмосферу;
Санитарно-технические мероприятия;
Разработка гигиенических нормативов для атмосферного воздуха;
Контроль за чистотой атмосферного воздуха;
Контроль за работой промышленных предприятий;
Благоустройство населенных мест, озеленение, обводнение, создание защитных разрывов между промышленными предприятиями и жилыми комплексами.

Кроме перечисленных мер внутригосударственного плана, в настоящее время разрабатываются и широко внедряются межгосударственные Программы по охране атмосферного воздуха.

Проблема охраны воздушного бассейна решается в ряде международных организаций – ВОЗ, ООН, ЮНЕСКО и других.

studfiles.net

влияние на человека. Диоксид азота: класс опасности :: SYL.ru

Диоксид азота – один из самых распространенных загрязнителей атмосферы на сегодняшний день, играющий немалую роль в образовании смога и кислотных осадков. Давайте рассмотрим, что представляет собой это вещество и чем оно опасно для человека.

Диоксид азота: формула, характеристики

Двуокись азота – неорганическое соединение состава NO2. Представляет собой газ желто-бурого цвета. В условиях низких температур становится бесцветным. При температуре большей, чем 150°С, происходит диссоциация диоксидана оксид азота и кислород.

Данное соединение характеризуется специфическим запахом, который в значительных концентрациях становится удушливым. Имеет высокую химическую активность. Взаимодействует с неметаллами, в реакциях с которыми выступает окислителем. При контакте с водой превращается в азотную кислоту, со щелочной средой – образует нитриты и нитраты.

Получение диоксида азота в лабораторных условиях

В лабораториях двуокись азота в основном получают путем воздействия концентрированной азотной кислоты на медь:

Cu + 4HNO3 → (CuNO3)2 + 2NO2↑ + 2h3O.

Кроме того, соединение образуется при термическом разложении нитрата свинца.

В промышленных условиях применяется при производстве азотной и серной кислот, в качестве нитрующего агента для получения безводных нитратов и в роли окислителя в смесевых взрывчатых веществах и жидком ракетном топливе.

Антропогенные источники выбросов диоксида азота

Более 90% от общего количества выбросов оксидов азота попадают в воздушную среду при сжигании различных видов топлива. Начальной формой является NO, который, находясь в воздухе, окисляется кислородом при высокой температуре до NO2.

Основные источники, влияющие на выброс диоксида азота в атмосферу:

автотранспортные средства, выхлопные газы которых вносят наибольший вклад в концентрацию вещества в городском воздухе;
теплоэлектростанции;
промышленные предприятия, в частности, нефтепромышленной и металлургической отрасли, а также заводы, производящие азотную кислоту и различные удобрения;
сжигание твердых отходов (в частности, на мусоросжигательных заводах).

Бурый оттенок газа позволяет наблюдать его визуально в воздухе больших городов, где суточная динамика концентраций оксидов азота довольно тесно связана с интенсивностью движения автотранспортных средств и солнечного излучения. В утренние часы увеличение количества автомобилей на дорогах приводит к заметному повышению содержания монооксида азота, который с восходом солнца в результате фотохимического окисления переходит в NO2. Также бурый цвет имеют выбросы некоторых химических предприятий, из-за чего их называют «лисьими хвостами». Особенно заметны они летом.

Санитарно-гигиенические характеристики

Среди всех окислов группы NOx самым опасным для окружающей среды и человека является именно диоксид азота. Класс опасности – второй. Это значит, что NO2 относится к высокоопасным веществам. Предельно допустимая максимально-разовая концентрация (ПДК) диоксида азота в воздухе населенных пунктов равна 0,085 мг/м3, среднесуточная – 0,04.

Для воздуха рабочей зоны установлены другие нормативные значения. Так, значение предельно допустимой концентрации (ПДК р. з.) составляет 2 мг/м3 соединения (диоксид азота). Класс опасности – третий. То есть NO2 отнесен к опасным веществам.

Диоксид азота: влияние на человека

Вещество характеризуется высокой токсичностью. Диоксид азота в воздухе, даже находясь в относительно небольших концентрациях, способен приводить к существенным изменениям в организме человека. Является острым раздражителем, а также характеризуется общетоксическим действием. Воздействует в основном на органы дыхательной системы. В зависимости от концентраций наблюдаются различные последствия - от слабого раздражения слизистых оболочек глаз и носа до отека легких. Также может приводить к изменениям состава крови, в частности, способствует уменьшению содержания гемоглобина. Ниже рассмотрим подробнее некоторые из эффектов, которые способен вызывать у человека диоксид азота.

Влияние на обоняние

Даже если концентрация диоксида азота будет невысокой, люди способны ощущать его специфический запах. Пороговым значением фиксации газа в воздухе для человека считается 0,23 мг на куб. метр. Но при вдыхании диоксида азота в течение 10 минут теряется способность ощущать его запах, что говорит о негативном воздействии на обоняние, выражающемся в его ослаблении. При этом наблюдаются неприятная сухость в горле и раздражение слизистой, которые проходят при концентрации, превышающей пороговое значение обнаружения в 15 раз. Однако на смену приходят другие, более серьезные симптомы, означающие негативное воздействие двуокиси азота на органы дыхания.

Влияние диоксида азота на зрение

Одним из последствий комплексного воздействия на слизистые оболочки является ухудшение способности человека видеть в сумерках. Теряется возможность приспособления к отсутствию света. Пороговая концентрация по изменению световой чувствительности глаза составляет 0,14 мг на куб. метр. Учитывая то, что значение обонятельного восприятия почти в два раза выше, можно говорить о способности газа негативно воздействовать и при этом оставаться незамеченным.

Влияние на органы дыхания

При относительно невысоких концентрациях диоксид азота в атмосфере способен нарушать дыхание. Так, уже при содержании его в воздухе 0,056 мг на куб. метр у здорового человека наблюдается повышение сопротивления дыхательных путей. Согласно информации Всемирной Организации Здравоохранения, у людей, страдающих хроническими заболеваниями дыхательной системы, данные симптомы наблюдаются уже при содержании NO2 в воздухе, равном 0,04 мг на куб. метр.

Результатом воздействия больших концентраций оксидов азота может быть отек легких. Это объясняется следующим. При попадании в организм и взаимодействии с влагой диоксид и оксид азота образуют азотистую и азотную кислоты, разъедающие стенки альвеол легких. Они, как и кровеносные капилляры, становятся легко проницаемыми. В результате сыворотка крови попадает в полость легких. При вдыхании воздух с жидкостью образуют пену, которая нарушает нормальный газообмен, что приводит к возникновению отека легких.

При длительном воздействии окисей азота человек становится более восприимчивым к патогенам, которые вызывают болезни дыхательных путей. Ухудшается сопротивляемость легких к бактериям, расширяются альвеолы, клетки в корешках бронхов, чаще наблюдаются бронхиты, воспаление легких и пр.

У людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями и хроническими болезнями дыхательных путей, легче развиваются осложнения в случае возникновения кратковременных респираторных инфекций, поскольку у них больше развита чувствительность к прямым воздействиям такого соединения, как диоксид азота.

Влияние на человека: другие последствия

Азотистая кислота, образующаяся при взаимодействии с влагой в дыхательных путях, вступает в реакцию со щелочными компонентами тканей, превращаясь в результате в нитриты и нитраты. Воздействие этих веществ вызывает ряд негативных последствий. Так, нитриты, всасываясь в кровь, приводят к угнетению центральной нервной системы, образованию метгемоглобина, гемолизу, билирубинемии, расширяют кровеносные сосуды, снижают артериальное давление и пр. Нитраты же при нахождении в кишечнике способны трансформироваться в канцерогенные вещества - нитрозамины.

Согласно ряду литературных источников, воздействие двуокиси азота на организм человека снижает его сопротивляемость к заболеваниям, приводит к кислородному голоданию тканей. Особенно остро это проявляется у детей. Также диоксид азота способствует повышению действия канцерогенных веществ и возникновению в результате этого злокачественных новообразований.

Некоторые из исследователей связывают повышенную смертность от раковых и сердечно-сосудистых заболеваний в определенных районах с высоким содержанием NO2 в воздушной среде.

Хроническое отравление диоксидом азота

Длительная работа в условиях присутствия диоксида азота в воздухе приводит к развитию хронических заболеваний, наиболее распространенными среди которых являются: трахеит, бронхит, перфорация носовой перегородки, пневмосклероз и др.

У людей, которые работали на протяжении 3-5 лет при содержании NO2 в воздухе рабочей зоны 0,8-5 мг на куб. метр, наблюдались хронические бронхиты, воспалительные изменения слизистой оболочки десен, осложненный астмоидными приступами пневмосклероз, бронхоэктазии. Кроме того, отмечались повышения максимальной осмотической резистентности эритроцитов, ускорение свертывания крови, тенденция к гипотонии, гранулоцитоз, снижение активности каталазы, содержания сахара и уровня глобулинов и альбуминов в крови.

У детей, проживающих на территориях, где диоксид азота присутствовал в концентрациях 0,117-0,205 мг на куб. метр, выявлены изменения объема форсированного выдоха, повышение заболеваемости. Кроме того, в мазках крови наблюдались изменения в конфигурации лимфоцитов и моноцитов, увеличение резистентности эритроцитов.

Выводы

Как видим из вышеприведенного материала, азота диоксид в атмосферном воздухе может крайне негативно сказываться на организме человека. К сожалению, превышения допустимых концентраций этого вещества в воздухе – не редкость. Поэтому довольно актуальными на сегодняшний день являются вопросы, касающиеся разработки мероприятий, направленных на снижение выбросов диоксида азота в атмосферу, которые имеют как экологическое, так и санитарно-гигиеническое значение.

www.syl.ru

Азот в атмосфере Земли

Между тем ни на других планетах солнечной системы, ни в составе комет или каких-либо других холодных космических объектов свободный азот не обнаружен. Есть его соединения и радикалы – CN*, NH*, NH*2, NH*3, а вот азота нет. Правда, в атмосфере Венеры зафиксировано около 2% азота, но эта цифра еще требует подтверждения. Полагают, что и в первичной атмосфере Земли элемента №7 не было. Откуда же тогда он в воздухе?

По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вначале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: Н2, Н2О, СО2, СН4, Nh4. Свободный азот если и выходил наружу как продукт вулканической деятельности, то превращался в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышенные температуры – поверхность Земли еще не остыла. Значит, сначала азот присутствовал в атмосфере в виде аммиака.

Но вот возникла жизнь... Владимир Иванович Вернадский утверждал, что «земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни». Именно жизнь запустила удивительнейший механизм фотосинтеза. Один из конечных продуктов этого процесса – свободный кислород стал активно соединяться с аммиаком, высвобождая молекулярный азот:

CO2 + 2Н2О → фотосинтез → НСОН + Н2О + О2;

4Nh4 + 3O2 → 2N2 + 6Н2О.

Кислород и азот, как известно, в обычных условиях между собой не реагируют, что и позволило земному воздуху сохранить «статус кво» состава.

Получение азота

1. В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония:

Nh5NO2 → N2↑ + 2h3O

Реакция экзотермическая, идёт с выделением 80 ккал (335 кДж), поэтому требуется охлаждение сосуда при её протекании (хотя для начала реакции требуется нагревание нитрита аммония).

2. Ещё один лабораторный способ получения азота —разложение дихромата аммония Реакция идёт по уравнению:

(Nh5)2Cr2O7 →(t) Cr2O3 + N2↑ + 4h3O

Самый чистый азот можно получить разложением азидов металлов:

2NaN3 →(t) 2Na + 3N2↑

Молекулярный азот в промышленности получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Этим методом можно получить и «атмосферный азот». Также широко применяются азотные установки, в которых используется метод адсорбционного и мембранного газоразделения.

Круговорот азота в природе

Разрушив неисчерпаемые запасы связанного активного азота, живая природа поставила себя перед проблемой: как связать азот. В свободном, молекулярном состоянии он, как мы знаем, оказался весьма инертным. Виной тому – тройная химическая связь его молекулы: N≡N.

Тройная связь азота образует самую стабильную из всех известных двухатомных молекул. Нужно приложить колоссальные усилия, чтобы разрушить эту связь. К примеру, промышленный синтез аммиака требует давления более 200 атм. и температуры свыше 500°C, да еще обязательного присутствия катализаторов... Решая проблему связывания азота, природе пришлось наладить непрерывное производство соединений азота методом гроз.

Статистика утверждает, что в атмосфере нашей планеты ежегодно вспыхивают три с лишним миллиарда молний. Мощность отдельных разрядов достигает 200 млн киловатт, а воздух при этом разогревается (локально, разумеется) до 20 тыс. градусов. При такой чудовищной температуре молекулы кислорода и азота распадаются на атомы, которые, легко реагируя друг с другом, образуют непрочную окись азота:

N2 + O2 → 2NО.

2NO + О2 → 2NO2.

В присутствии атмосферной влаги и капель дождя двуокись азота превращается в азотную кислоту:

3NO2 + h3O → 2HNO3 + NO.

Так, попав под свежий грозовой дождик, мы получаем возможность искупаться в слабом растворе азотной кислоты. Проникая в почву, атмосферная азотная кислота образует с ее веществами разнообразные естественные удобрения. Азот фиксируется в атмосфере и фотохимическим путем: поглотив квант света, молекула N2 переходит в возбужденное, активированное состояние и становится способной соединяться с кислородом...

Из почвы соединения азота попадают в растения. Далее: «лошади кушают овес», а хищники – травоядных животных. По пищевой цепи идет круговорот вещества, в том числе и элемента №7. При этом форма существования азота меняется, он входит в состав все более сложных и нередко весьма активных соединений. Но не только «грозорожденный» азот путешествует по пищевым цепям..

Еще в древности было замечено, что некоторые растения, в частности бобовые, способны повышать плодородие почвы.

«...Или, как сменится год, золотые засеивай злаки Там, где с поля собрал урожай, стручками шумящий, Или где вика росла мелкоплодная с горьким лупином...»

Вчитайтесь: это же травопольная система земледелия! Строки эти взяты из поэмы Вергилия, написанной около двух тысяч лет назад.

Пожалуй, первым, кто задумался над тем, почему бобовые дают прибавки урожая зерновых, был французский агрохимик Ж. Буссенго. В 1838 г. он установил, что бобовые обогащают почву азотом. Зерновые же (и еще многие другие растения) истощают землю, забирая, в частности, все тот же азот. Буссенго предположил, что листья бобовых усваивают азот из воздуха, но это было заблуждением. В то время немыслимо было предположить, что дело не в самих растениях, а в особых микроорганизмах, вызывающих образование клубеньков на их корнях. В симбиозе с бобовыми эти организмы и фиксируют азот атмосферы. Сейчас это прописная истина...

В наше время известно довольно много различных азотфиксаторов: бактерии, актиномицеты, дрожжевые и плесневые грибки, сине-зеленые водоросли. И все они поставляют азот растениям. Но вот вопрос: каким образом без особых энергетических затрат расщепляют инертную молекулу N2 микроорганизмы? И почему одни из них обладают этой полезнейшей для всего живого способностью, а другие нет? Долгое время это оставалось загадкой. Тихий, без громов и молний механизм биологической фиксации элемента №7 был раскрыт лишь недавно. Доказано, что путь элементарного азота в живое вещество стал возможен благодаря восстановительным процессам, в ходе которых азот превращается в аммиак. Решающую роль при этом играет фермент нитрогеназа. Его центры, содержащие соединения железа и молибдена, активируют азот для «стыковки» с водородом, который предварительно активируется другим ферментом. Так из инертного азота получается весьма активный аммиак – первый стабильный продукт биологической азотфиксации.

Вот ведь как получается! Сначала процессы жизнедеятельности перевели аммиак первичной атмосферы в азот, а затем жизнь снова превратила азот в аммиак. Стоило ли природе на этом «ломать копья»? Безусловно, потому что именно так и возник круговорот элемента №7.

dereksiz.org

Содержание азота в воздухе в процентах

Воздух представляет собой смесь газов, главным образом азота и кислорода.В газообразном состоянии литр воздуха при $0^{0}C$ и давлении 760 мм рт.ст. на уровне моря в среднем весит 1,2930 г. Плотность воздуха по отношению к водороду 14,394, по отношению к воде при $4^{0}C$ 1/773. Вес литра воздуха несколько меняется в зависимости от географического положения и высоты местности. Критическая температура – около $140 - 141^{0}C$ , критическое давление – от 35,9 до 39,2 атм. Средняя скорость молекул 44690 см/сек.Для определения содержания в воздухе азота и кислорода были применены три метода.Объемный метод. Определенный объем воздуха пропускался через поглотитель кислорода. Кислород поглощался окисью азота в щелочной среде, нагреванием со ртутью, фосфором на холоду и при нагревании пирогаллолом в щелочной среде. Оставшийся объем газа принимался за азот.Весовые методы. Определенный воздуха пропускался через соответствующий поглотитель, вес которого точно был установлен. Содержание кислорода определялось по увеличению веса поглотителя. Оставшийся азот связывался другим реактивом. В качестве поглотителя кислорода в этом случае применяли фосфор, медь или железо. Для поглощения азота употребляли магний, кальция и др.Физические методы. Состав воздуха межет быть вычислен из плотностей чистого азота и чистого кислорода по отношению к воздуху. Содержание азота в воздухе в процентах равно 75,499 (вес.)% и 78,090 (об.)%; кислорода — 23,100 (вес.)% и 20,950 (об.)%

ru.solverbook.com