Состав атмосферного воздуха

АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ, ЕГО СОСТАВ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Состав атмосферного воздуха

Природный воздух представляет собой механическую смесь различных веществ.

Исследования проб, взятых на высоте около 4,5 км над земной поверхностью, показали следующий объемный состав основных компонентов воздуха (в %):

Кислород (О) .-20,95%

Азот (N) .-77,89%

Водород (Н) - 0,01%

Инертные газы (аргон и гелий) - 0,94%

Углекислый газ (СО₂) - 0,03%

Водяные пары -0,18%

Обнаружены также компоненты озон, неон, следы аммиака и других газов и в пробах воздуха, взятых в городах,— сернистый водород, сернистая кислота и др.

Во всех доступных точках атмосферы, независимо от высоты над земной поверхностью, в воздухе найдены пылевидные вещества, количество которых колеблется в довольно широких пределах. Степень загрязнения воздуха характеризуется содержанием этих примесей в 1 м³ воздуха.

Кислород является важнейшим для жизни и окислительных процессов компонентом воздуха. Снижение его объемного содержания в воздухе ниже 12% опасно для жизни. При вдыхании чистого кислорода или азотнокислородной смеси, в которой концентрация кислорода составляет не менее 80%, возникает ощущение сухости во рту и горле.

Азот в температурных условиях земной атмосферы является практически инертным газом, вследствие чего играет роль разбавителя кислорода, чем снижает его активность.

Аргон, водород, гелий, неон содержатся в обычном воздухе в малых концентрациях и не оказывают существенного влияния на его свойства.

Углекислый газ содержится в нормальном наружном воздухе у земной поверхности в количестве около 0,04%. Углекислый газ не поддерживает жизни, является продуктом окисления, в том числе и процессов окисления в животных организмах (дыхание). Поэтому присутствие его в воздухе увеличивается в местах большого скопления людей, особенно в закрытых помещениях. Вдыхание углекислоты безопасно для человека, но обладая в 1,5 раза большей плотностью, она может вытеснить воздух, необходимый для дыхания.

Озон — это аллотропическая форма кислорода, неустойчивое соединение 3-х его атомов. Он присутствует в малых количествах в чистом воздухе за пределами городов. При разложении озона уничтожаются неприятные запахи, в том числе и запахи табачного дыма. Присутствие озона в небольших количествах весьма желательно и может создаваться искусственно.

В последнее время проведено достаточно много исследований, целью которых является раскрытие физико-химической сущности запаха «свежести». Считается, что для появления свежего запаха необходимо, чтобы концентрация озона составляла около 20 мкг/м³, концентрация окислов азота — 150 мкг/м³, а концентрация ионов 1 мкг/м³. Следует, однако, указать, что повышение концентрации озона приводит к токсичности воздуха, причем предельная концентрация составляет около 0,1 мг/м³.

Озонирование воздуха, то есть создание искусственной свежести, оказывает чрезвычайно благотворное действие на физическое и духовное состояние человека. По данным института общей к коммунальной гигиены АМН СССР искусственное озонирование (до концентрации 20 мкг/м³) приводит к уменьшению числа ошибок при перепечатывании на 15% и способ­ствует увеличению производительности машинисток на 12%. Искусственное озонирование воздуха должно сочетаться с комплексом мероприятий по кондиционированию.

Соединения серы и аммиака обнаруживаются в воздушном бассейне крупных городов и являются побочными продуктами ряда промышленных процессов. Следует иметь в виду, что при реакции с водой, пары соединений серы легко образуют серную кислоту. Это обстоятельство часто является причиной коррозии промышленных кондиционеров.

Водяные пары являются обязательным компонентом атмосферного воздуха. Практически в природе отсутствует совершенно сухой воздух, не содержащий влаги. Такое состояние воздуха не может быть достигнуто даже в результате определенных физико-химических процессов, в лучшем случае только приближающих воздух к состоянию полной сухости.

Количество водяных паров в воздухе колеблется от 0,1 до 2,8% в зависимости от сезона, климата и погоды.

Водяные пары, находящиеся в воздухе, относятся к перегретым парам, т. е. находятся в условиях, когда температура их выше температуры насыщения. Поэтому их можно рассматривать как идеальный газ, в связи с чем к ним применимы все относящиеся к идеальным газам законы физики. Теплопроводность водяного пара в 2,5 раза превышает теплопроводность воздуха, кроме того молекулы водяного пара интенсивно поглощают инфракрасное излучение в дыхательных полостях организма. В результате этого влажный воздух при вдыхании создает ощущение прохлады.

Пыль составляет неизбежную и вредную примесь воздуха. Она состоит из мельчайших частиц минерального, животного и растительного происхождения и может переноситься на большие расстояния. Пыль вредна для человека и является своего рода транспортным средством для распространения бактерий. Проведение технологических процессов в пищевой промышленности и, в частности, мясной и молочной, недопустимо в запыленном воздухе. Поэтому одной из основных задач установок кондиционирования воздуха является очистка его от пыли.

С биологической точки зрения воздух, благодаря его участию в процессе обмена веществ в организме, представляет собой важнейший продукт жизнедеятельности человека, без которого нельзя прожить и несколько минут. Суточное потребление воздуха (для взрослого человека в среднем около 25 кг) значительно превышает потребление воды и пищи (в сумме около 3 кг).

Чрезвычайно велико воздействие состояния воздуха на настроение, производительность труда и эффективность отдыха.

Интенсивное развитие промышленности и авиации приводит к увеличению потребления свежего воздуха на проведение ряда технологических процессов и к образованию значительных количеств загрязненного воздуха, очистка которого является сложным и дорогостоящим мероприятием. Поэтому уже сейчас видимо есть смысл при проектировании промышленных предприятий и транспортных средств рассматривать атмосферный воздух не как бесплатный «дар природы», а как продукт труда, имеющий определенную стоимость.