Jdi na obsah Jdi na menu
 


Mladí bádatelia analyzujú vzduch

3. 6. 2010

                                                            VZDUCH

 

Vzduch je zmes viacerých plynov a  patrí do základných zložiek životného prostredia. Potrebuje ho k životu každá rastlina a každý živočích. Zem obklopuje asi 2000 km vysoká vrstva vzduchu. Hoci je vzduch ľahký, táto pokrývka tlačí na všetko na zemskom povrchu silou, ktorá sa vyrovná stĺpcu vody vysokému 10,4 m. Tento tlak si však neuvedomujeme, pretože vzduch na nás tlačí zo všetkých strán rovnako a kvapaliny v našom tele vytvárajú protitlak. Nazýva sa atmosférický tlak, klesá so                          vzrastaním nadmorskej výšky.

 

ZLOŽENIE :

Obsahuje:  DUSÍK (N2)                   78,084 %                                                                                                                                                                         KYSLÍK (O2)                  20,947 %                                                                                                                                          ARGÓN (Ar)                 0,934 %                                                                                                                                                  OXID UHLIČITÝ (CO2) 0,033 %

 

DUSÍK : V druhej polovici 18. storočia sa experimentálne dokázalo , že vzduch obsahuje zložku , ktorá nie je schopná podporovať dýchanie a horenie . Pri obyčajných podmienkach je dusík bezfarebný plyn , bez zápachu, bez chuti , nehorľavý a ľahší ako vzduch. Pre existenciu živých organizmov je dôležitý stály pomer medzi dusíkom a kyslíkom. Prepravuje sa v tlakových nádobách so zeleným pruhom.

KYSLÍK : Bol objavený v roku 1774 . Kyslík je bezfarebná látka, bez chuti a zápachu . Nestálejšou formou kyslíka je ozón , ktorý v prízemnej vrstve vzduchu človeku i rastlinám škodí . Ozón je nevyhnutný iba v hornej vrstve atmosféry. Kyslík sa dá pri teplote –183.0°C skvapalniť. Vtedy má bledomodrú farbu. Kyslík tuhne pri teplote –218,8°C. Ako tuhý má tiež bledomodrú farbu. Ľudské telo obsahuje 62% kyslíka. Pľúca denne prečerpajú okolo 12 kg vzduchu, z ktorého zachytia asi 0,7 kg kyslíka. Kyslík sa prepravuje v tlakových nádobách s modrým pruhom.

OXID UHLIČITÝ : Nehorľavá, bezfarebná látka s väčšou hustotou ako vzduch. Je potrebný pri fotosyntéze , pri ktorej sa vylučuje kyslík. Preto je dôležité, aby sme chránili lesy . Kvapalný oxid uhličitý sa prepravuje v nádobách s čiernym pruhom.


Človek veľmi často znečisťuje ovzdušie, najmä priemyslom, dopravou, elektrárňami, ale aj poľnohospodárstvom. Produkty znečistenia môžu byť tuhého, kvapalného či plynného skupenstva. Pri spaľovaní bežných palív sa do ovzdušia dostávajú oxidy uhlíka, oxidy dusíka, oxidy síry . To všetko vyvoláva skleníkový efekt, spojený s otepľovaním Zeme . Ak ich produkcia bude pokračovať takto i naďalej predpokladá sa, že v roku 2030 sa priemerná teplota Zeme zvýši o 2,5 °C. Takto by sa niektoré ľadovce roztopili a zvýšila by sa hladina oceánov. Priemysel spôsobuje stenčenie ozónu.

Medzi iné plynné látky patrí vodná para, vzácne plyny a znečisťujúce látky.

 

ZNEČISŤUJÚCE LÁTKY :

SMOG

Obrazek

 

 

Obrazek

Smog je chemické znečistenie atmosféry, ktoré je spôsobené ľudskou činnosťou. Jedná sa o jav, behom ktorého je atmosféra obohatená o zložky, ktoré v nej normálne nie sú a ktoré sú škodlivé pre zdravie. Z odborného hľadiska sa smog rozlišuje na dva typy.

 

 

              1. Redukčný smog (tiež londýnsky alebo zimný), je označenie pre zloženinu mestského a priemyslového dymu s hmlou, vyskytujúci sa behom roku typicky v zimných podmienkach s výraznými prízemnými inverziami teploty vzduchu. V závislosti na priemyslovom znečistení modernej spoločnosti je zimný smog zložený prevažne z oxidu siričitého SO2 a niektorých ďalších látok, ktoré ľahko podliehajú oxidácií. Tieto látky majú často silno redukčné účinky na svoje okolie.

               2. Oxidačný smog bol objavený v 40-tych rokoch v kalifornskom meste Los Angeles. Tento druh smogu má silné oxidačné, agresívne, dráždivé (na sliznicu, dýchacie cesty, oči atď.) a toxické účinky.

Patrí k najzávažnejším problémom znečistenia ovzdušia v Európe. Koncentrácie ozónu, ktoré presahujú prahové hodnoty stanovené EÚ, je vystavených asi 30% obyvateľov európskych miest, pričom v dôsledku znečistenia ovzdušia ozónom v Európe každý rok predčasne umiera asi 20 tisíc ľudí.

Obrazek

 

 

Zloženie a vznik

Ide o znečistenie vzduchu, ktoré vzniká v mestských oblastiach vplyvom pôsobenia slnečných lúčov na niektoré zložky dopravných exhalácií. Jeho súčasťou sú prevažne vysoké koncentrácie prízemného ozónu, vďaka ktorému môže byť pozorovaný ako modrý opar, a zmes uhľovodíkov, oxidov dusíku (NOx) a uhlíkov (CO, CO2). Dôvodom jeho vzniku je zvýšená koncentrácia NO2, ktorý sa vplyvom slnečného UV žiarenia rozpadá na radikály.   

                                              NO2 —UV—> NO + O ·                                                                                                                                                            a ďalšou radikálovou reakciou vzniká ozón O3      

                                               O · + O2 → O3

 OZÓN

Obrazek

 

Za normálnych podmienok je to vysoko reaktívny plyn modrej farby a charakteristického zápachu s mimoriadne silnými oxidačnými účinkami. Pri teplote -112 °C kondenzuje na kvapalný tmavomodrý ozón a pri teplote -193 °C sa tvorí červenofialový pevný ozón. Ozónová vrstva atmosféry. Je to časť stratosféry vo výške 25 – 35 km nad zemským povrchom, v ktorej sa nachádza značne zvýšený pomer ozónu voči bežnému dvojatómovému kyslíku. K zvýšeniu obsahu ozónu tu dochádza pri strete molekúl kyslíka s fotónmi ultrafialového slnečného žiarenia. Dôjde pri tom k rozštiepeniu molekuly na dva atómy, ktoré ihneď reagujú s okolitými molekulami O2 za vzniku ozónu. Molekula ozónu ochotne absorbuje energiu iného UV-fotónu a výsledkom je zníženie energie prechádzajúceho ultrafialového žiarenia. Keby zmienené UV lúče prešli na zemský povrch bez straty energie v ozónovej vrstve, boli by mimoriadne nebezpečné pre pozemské organizmy, pretože vysoká energia fotónov spôsobuje vznik rôznych typov rakovinových nádorov kože a poškodenia zraku.

 

                      

                        SKLENÍKOVÝ EFEKT 

        

Obrazek

                                                                                                                                                                       CO2 prepúšťa slnečné žiarenie, intenzívne pohlcuje tepelné vyžarovanie zemského povrchu a nad zemským povrchom plní funkciu akejsi “strechy skleníka”, ktorá nebráni teplu prenikať dnu, ale neprepúšťa ho von. Preto tento jav dostal názov skleníkový efekt.
  - spôsobuje zvyšovanie priemernej teploty atmosféry a ovplyvňuje zmeny jej rozloženia na zemskom povrchu. Zmenšuje sa rozdiel teplôt medzi rovníkom a pólmi, čím ochabuje cirkulácia atmosféry a prenos vlahy.
Pravdepodobne sa zvýšia dažďové zrážky nad dnes síce suchými, ale relatívne úrodnými oblasťami, zlepšia sa poľnohospodárske podmienky v severných oblastiach, ale suché pásma sa stanú ešte suchšími a polopúšte sa premenia na púšte.

 

OTEPLENIE ZEME A JEHO NÁSLEDKY

                         Prognózy hovoria, že zdvojnásobenie CO2 v atmosfére bude znamenať vzostup teploty zemského povrchu v rozpätí od 1,5 do 4 stupňov Celzia. Otepľovanie planéty Zem vyvolá zmeny morských prúdov (aj teplého Golfského prúdu), ktoré spolu s oteplením spôsobia roztápanie ľadovcov a tým zvýšenie hladín svetových morí a oceánov. Do roku 2050 môžeme počítať so zvýšením ich hladiny od 0,3 metra do 1,2 metra. Toto zvýšenie spôsobí zaplavovanie prímorských, pobrežných oblastí s malou nadmorskou výškou, eróziou pobreží, zasolenie sladkej vody, ohrozí ekonomický, obchodný i každodenný život ľudí na pobreží.

                            Už za posledných 100 rokov stúpla morská hladina približne o 10 až 20 centimetrov a priemerná teplota prízemných vrstiev vzduchu vzrástla o 0,5 stupňov Celzia. Riešenie tohto závažného globálneho problému závisí od úrovne spolupráce krajín sveta.

 

Kyslé dažde

Charakteristika :

Prvý raz upozornil na kyslé dažde anglický chemik Smith v roku 1852 v okolí Manchestra v súvislosti so zadymeným prostredím. Odborníci sa začali venovať kyslým dažďom až v roku 1967. Kedysi kyslé dažde spôsobovali sopky, močiare a planktón v oceánoch.

Vznik :

KD vznikajú ako dôsledok intenzívneho spaľovania fosílnych palív s obsahom síri a dusíka (hnedé uhlie). Významná je aj kyselina chlorovodíková, kt. vzniká pri spaľovaní plastických látok, najmä PVC. V atmosfére reagujú tieto exhaláty so zrážkovými vodami a do prostredia sa vracajú ako kyslé zrážky v podobe dažďa alebo snehu.

Chemické procesy v kvapkách v oblakoch :

V prítomnosti oblakov je úbytok SO2 rýchlejší než čo spôsobujú samotné chemické procesy v plynnej fáze. Je to vďaka reakciám v kvapkách vody.                                                                                               Hydrolýza:                                                                                                                                                                 Oxid siričitý je rozpustený vo vode, a potom podobne ako oxid uhličitý hydrolyzuje sériou rovnovážnych reakcii

SO2 (g)+ H2O SO2·H2O

SO2·H2O H++HSO3-

HSO3- H++SO32-

 

Proces okysľovania vodných ekosystémov:
1. Pufračná fáza: pH nad 5,5- udržiava sa celková stabilita ekosystémov
2. Prechodná fáza: pH 5,5-5,0- hynie väčšina pôvodných druhov rýb, zooplanktónu
3. Fáza novej stability: pH4(acidifikácia)- koncentrácia ťažkých kovov vo vode, vody bez rýb(iba úhor), málo planktónu ( u nás sa acidifikácia najviac prejavuje v Tatranských plesách).
 

Negatívne vplyvy na prostredie :                                            
KD majú vplyv aj na stavby, rozožierajú fasády domov, poškodzujú ich a následne zničia (katedrála sv. Petra v Londýne, Michelangelova socha Marka Aurélia v Ríme), taktiež poškodzujú pôdu, zabíjajú ryby v jazerách a sú jedným z hlavných ničiteľov stromov. Ľudia sú závislí na potrave, vode a vzduchu, ktorý dýchajú. Znečistenie KD spôsobuje dýchacie problémy. KD spôsobujú v USA 50 000 úmrtí ročne.
Smog, pôvodca kyslých dažďov, ženie vetry z veľkých priemyselných centier do hôr a lesov. prenášajú kontamináciu ľahko a rýchlo zo zdroja znečistenia do oblastí, kde emisie nie sú. Vyplavujú z pôdy mnohé potrebné prvky (vápnik, sodík, draslík) a zhoršuje sa jej kvalita. Z pôdy môžu extrahovať do rodného prostredia rôzne toxické prvky (hliník, meď, olovo, ortuť), kt. otrávia vodu a ohrozujú organizmy.     

Obrazek

 

Obrazek

       

 

Ochrana:
Vysoké komíny elektrární a tovární majú zabezpečiť, aby sa znečistenie nedostávalo do okolitých miest, ale bolo rozptýlené v atmosfére.

Pre porovnanie :                                                                                                                                                  Kyslosť dažďov:
Škótsko pH 2,4(ocot)
Sev. Čechy 6,4-6,6
Vys. Tatry 4,3-5,5
Bratislava 4,9-5,7
Pensilvánia 2,7
Záp. Virgínia 1,5

 

Priemerné zloženie suchého vzduchu

 

            Plyn   Obj. %        Plyn              Obj. %

             N2    78,09          SO2         2,0 . 10-8 – 1,0 . 10-4

 

             O2    20,95          NH3        1,0 . 10-6  – 1,0 . 10-4

             Ar      0,93             H2            5,0 . 10-5

 

            CO2   0,03           N O2       2,5 . 10-5 – 1,0 . 10-5

                                                                                         

 

             Ne   1,8 . 10-3     HCOH          1,0 . 10-5

 

             He   5,2 . 10-4         Xe              8,0 . 10-6

 

            CH4  2,0 . 10-4         O3       1,0 . 10-6  –1,0 . 10-6

             Kr    1,2 . 10-4         NO2     5,0 . 10-8 – 1,0 . 10-6

 

             CO   6,0 . 10-5        H2 S           2,0 . 10-8

 

 Stanovenie oxidu siričitého vo vduchu

Zo vzduchu obsahujúceho oxid siričitý sa pri  tlaku 101,3 kPa a teplote 25 C odobral objem 1m3. Vzduch sa nechal pomaly prebublavat cez 500 cm3 roztoku KMnO4 s koncentraciou 0,01 mol.dm-3. , tak aby všetok SO2 mohol zreagovať. Nezreagovaný KMnO4 sa po okyslení titračne stanovil . Stanovili sme obsah SO2 vo vdzuchu v rozmedzi hodnot 2,0 . 10-8 – 1,0 . 10-4

Meranie koncentracie ozonu

Ozon sme namerali pomocou ozonofixu. Namerali sme normalne hodnoty ozonu v rozmedzi

90 - 150 ug/m3 .

 

Náhledy fotografií ze složky Mladí bádatelia analyzujú

 

 

 

Z DALŠÍCH WEBŮ

REKLAMA