Унгарска наука • 2012 01 • Kárroly Remйnyi
Кислородът в историята на Земята е приблизително. Той присъства от 2,5 милиарда години, откакто организмите са могли да съхраняват лъчистата енергия на слънцето с помощта на хлорофил. Кислородът се отделя по време на формирането на растенията и по време на образуването на маслото. За разлика от тях оксидните отлагания, образувани от окисляването на нови скали, образувани по време на планинско образуване и ерозия, извличат кислород от атмосферата.
Концентрациите на кислород в атмосферата са се променили значително през последните 600 милиона години. 300 милиона години (в края на карбоновия период) на концентрация на кислород в атмосферата
Беше 35%. Това беше преди 30% 255 милиона години и след това рязко спадна до 13%. Сега той достигна връх от 23%, достигайки близо до сегашните 21%. (Фигура 1). Предвид малките промени в съдържанието на кислород в атмосферата, развитието на тази основна атмосфера не се счита за голям, общ проблем.
1. ббра • Промяна в концентрацията на O2
по линия на милиони
Кислородът играе ключова роля в химичните процеси надолу по веригата, въздуха и водата, както и в химичните и биологичните взаимоотношения между въздуха и почвата.
Изменение на концентрацията на кислород като функция от надморската височина (Фигура 2) може да се изчисли с помощта на барометричната формула, която обаче може да се използва само за определяне на приблизителни стойности:
където p0 е налягането на въздуха на морското равнище (
1000 hPa), M е масата на 1 mol въздух (
0,029 kgmol -1), g е гравитационното ускорение (9,8 ms -1), z е височината (m), R е гирляндът (8,314 JK-1mol -1) и T е температурата (K).
2. ббра • Промени в концентрацията и температурата на O2 като функция от надморската височина
В човешкия физиологичен процес концентрацията на кислород 21% е приблизително.
НА 3. ббрbn трябва да се интерпретират две скали. Горният ред показва общото количество въглерод в атмосферата (изразено в гигатони на CO2 C). Долният ред описва количеството въглерод, генерирано в резултат на човешка дейност, но когато изчисляваме това количество, трябва да започнем от нулеви стойности от 1750 година (590 Gt винаги трябва да се извадят от прочетените редови стойности) .
Според някои изследвания концентрацията на кислород в атмосферата намалява повече, отколкото концентрацията на въглероден диоксид се увеличава в резултат на изгарянето на изкопаеми. Той следва специфичната динамика на кислорода. Разликата между двата газа е повсеместна, докато 20,95% кислород е 209 460 ppm, докато CO2 е приблизително. 380 ppm (приблизително 550 пъти по-голяма скорост). Инструментални измервания на въглероден диоксид се извършват повече от половин век, докато кислородът се измерва за значително по-кратко време, приблизително. két йvtizede. Изкопаемите горива представляват 1,4 моларни O2: обменни курсове на CO2 и 1,1 фотосинтеза за фотосинтеза. Тези стойности често се злоупотребяват, те са валидни само за процеси, но за уравненията на баланса, разбира се, съотношението е 1: 1.
При изследване на връзката между атмосферния въглероден диоксид и концентрацията на кислород трябва да се вземат предвид физичните, химичните, разтворимите и биологичните процеси. Най-важните балансови уравнения:
при изпичане на изкопаеми материали:
един от химическите процеси в морето е:
естеството на кислорода и разтварянето на CO2 в морето са различни.
При изчисляване на атмосферните концентрации количеството съединения, които действително се образуват или изчезват, е незначително. Процесите изискват различни стойности, обикновено по-големи от пропорциите на действително генерираните количества. В случай на изследване за изгаряне е необходим 1,4 излишен кислород (излишен фактор), а в случай на фотосинтеза 1,1 излишен кислород. Това е неразбираемо, сериозно погрешно схващане. В изследването измерените и регистрирани разлики се оценяват и се правят изводи за естествените процеси. Поставените на тази основа хипотези обикновено са правилни при избора на ролята на факторите, грешни са само стойностите и интерпретацията на константите на математическите деривации. Например, в случай на пожар, използването на 1 мол O2 във въглеродната реакция води до 1 мол CO2 (т.е. O2: CO2 = 1, а не 1,4).
Демонстрирайки пример, улеснен от разумно пренебрегване, става ясно, че количеството изчерпване на кислорода, получено чрез измервания, е по-голямо от увеличаването на въглеродния диоксид. За по-голяма простота трите компонента на въздуха са:
Вземайки константата на количеството азот (всички изследвания правят това), като се вземе предвид консумацията на кислород и растежа на въглеродния диоксид, уравненията на баланса са:
Ако целият CO2 остане в атмосферата, увеличаването на концентрацията на CO2 ще бъде равно на намаляването на концентрацията на O2. Според предишни изследвания половината от известните и неизвестни процеси се отделят в атмосферата. Тъй като скоростта на изчерпване на кислорода не се променя, се случва само половината от увеличението на CO2, така че действителното уравнение на баланса:
Измерването на кислород и изследователският процес, процедурата за измерване на O2/N2, дават много ценни резултати. Факторите, приети за оценката, т.е. пожар, биологични фактори (обезлесяване, земеползване и др.), Химията е правилна, но е необходимо да се определи ролята на всеки фактор и да се определи резултатът.
Кислородът във високи концентрации е термодинамично реактивна среда. Това е условие за оцеляване на живота, за топлина, за окисляване (ръжда, корозия); играе роля в защитата на земната повърхност от опасни UV лъчи.
Измерването на кислорода в атмосферата е сложно, тъй като се среща в значително по-големи количества от въглеродния диоксид. Следователно се използват прокси вместо директно измерване. Измервателният уред може да бъде например мас спектрометър (например Finnigan MAT-252, който използва молекули с масово число 32 (16 O 16 O) и 29 (15 N 14 N) за корекция). Според метода на измерване разликата между съотношението O2/N2, измерено в тестовата проба, и съотношението O2/N2, получено чрез изваждане на референтен газ към съотношението O2/N2 към референтната стойност, е изразено като, САЩ):
Когато прилагате тази разлика: прибл. 4.77–4.8 на мег е еквивалентно на 1 ppm (1 mol O2 на mol сух въздух). В близко бъдеще се приема, че концентрацията на азот в атмосферата е постоянна (въпреки че азотът играе роля и в съдържащите кислород съединения в жизнените процеси на растенията).
Сумата от кислорода, дефинирана в предишното уравнение, и кислорода, който произвежда допълнителен CO2 в атмосферата, се нарича атмосферен потенциален кислород, обозначава се като APO и се измерва в единици „на мег“. Изчисление: