Her şey atmosferik hava hakkında. Havanın gaz bileşimi için gereklilikler

Hava- Dünyanın atmosferini oluşturan, çoğunlukla nitrojen ve oksijenden oluşan gaz karışımı. Havanın toplam kütlesi 5,13 × 10 15'tir. T ve Dünya yüzeyine deniz seviyesinde ortalama 1,0333'e eşit bir basınç uygular kilogram 1'e kadar cm3. Kütle 1 ben normal koşullar altında su buharı ve karbondioksit içermeyen kuru hava 1,2928'e eşittir G, özgül ısı kapasitesi - 0,24, 0°'de ısıl iletkenlik katsayısı - 0,000058, viskozite - 0,000171, kırılma indisi - 1,00029, suda çözünürlük 29,18 ml 1'e kadar ben su. Birleştirmek atmosferik hava - tabloya bakın . Atmosfer havası ayrıca değişen miktarlarda su buharı ve yabancı maddeler (katı parçacıklar, amonyak, hidrojen sülfür vb.) içerir.

Atmosfer havasının bileşimi

Bir kişi için hayati önem taşıyan ayrılmaz parça B: oksijen, toplam kütlesi 3,5 × 10 15 olan T. Normal oksijen seviyelerini geri kazanma sürecinde ana rol, başlangıç ​​​​maddeleri karbondioksit ve su olan yeşil bitkilerin fotosentezi tarafından oynanır. Oksijenin atmosferik havadan kana ve kandan dokuya geçişi, kısmi basıncındaki farklılığa bağlıdır, bu nedenle oksijenin kısmi basıncı biyolojik olarak önemlidir ve V cinsinden yüzdesi değil. Deniz seviyesinde, oksijenin kısmi basıncı, 160 mm. 140'a düştüğünde mm kişi ilk işaretleri gösteriyor hipoksi. Kısmi basıncın 50-60'a düşürülmesi mm hayatı tehdit edici (bkz. Yükseklik hastalığı, Dağ hastalığı).

Kaynakça: Dünya ve Gezegenlerin Atmosferi, ed. D.P. Kuiper. Lane İngilizce'den, M., 1951; Gubernsky Yu.D. ve Korenevskaya E.I. Konutlarda mikro iklimlendirmenin hijyenik ilkeleri ve kamu binaları, M., 1978; Minkh A.A. Hava iyonlaşması ve hijyenik önemi, M., 1963; Atmosfer Hava Hijyeni Kılavuzu, ed. K.A. Bushtueva, M., 1976; Belediye Hijyeni Rehberi, ed. F.G. Krotkova, cilt 1, s. 137, M., 1961.

Gaz bileşimi atmosferik hava

Soluduğumuz havanın gaz bileşimi şu şekildedir: %78'i nitrojen, %21'i oksijen ve %1'i diğer gazlardan oluşur. Ancak büyük sanayi şehirlerinin atmosferinde bu oran sıklıkla ihlal edilmektedir. Önemli bir kısmı işletmelerden ve araçlardan kaynaklanan emisyonlardan kaynaklanan zararlı yabancı maddelerden oluşur. Motorlu taşıtlar atmosfere pek çok yabancı madde salmaktadır: bileşimi bilinmeyen hidrokarbonlar, benzo(a)piren, karbon dioksit, kükürt ve nitrojen bileşikleri, kurşun, karbon monoksit.

Atmosfer, içinde kolloidal yabancı maddelerin asılı olduğu hava, toz, damlacıklar, kristaller vb. gibi bir dizi gazın karışımından oluşur. Atmosfer havasının bileşimi rakımla birlikte çok az değişir. Ancak yaklaşık 100 km yükseklikten başlayarak moleküler oksijen ve nitrojenin yanı sıra moleküllerin ayrışması sonucu atomik oksijen de ortaya çıkar ve gazların yerçekimsel ayrışması başlar. 300 km'nin üzerinde atmosferde atomik oksijen, 1000 km'nin üzerinde helyum ve ardından atomik hidrojen hakimdir. Atmosferin basıncı ve yoğunluğu rakımla birlikte azalır; Atmosferin toplam kütlesinin yaklaşık yarısı alt 5 km'de, 9/10'u alt 20 km'de ve %99,5'i alt 80 km'de yoğunlaşmıştır. Yaklaşık 750 km yükseklikte hava yoğunluğu 10-10 g/m3'e düşer (dünya yüzeyinde ise yaklaşık 103 g/m3'tür), ancak bu kadar düşük bir yoğunluk bile auroraların oluşması için yeterlidir. Atmosferin keskin bir üst sınırı yoktur; kendisini oluşturan gazların yoğunluğu

Her birimizin soluduğu atmosferik havanın bileşimi birkaç gaz içerir; bunların başlıcaları: nitrojen (%78,09), oksijen (%20,95), hidrojen (%0,01), karbondioksit (karbon dioksit) (%0,03) ve inert gazlar (%0,93). Ek olarak, havada her zaman belirli bir miktarda su buharı bulunur ve bu miktarın sıcaklığın değişmesiyle her zaman değişir: sıcaklık ne kadar yüksek olursa, buhar içeriği de o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Havadaki su buharı miktarındaki dalgalanmalardan dolayı içindeki gazların yüzdesi de sabit değildir. Havayı oluşturan gazların tamamı renksiz ve kokusuzdur. Havanın ağırlığı sadece sıcaklığa bağlı olarak değil aynı zamanda içindeki su buharı içeriğine de bağlı olarak değişir. Aynı sıcaklıkta kuru havanın ağırlığı nemli havanınkinden daha fazladır, çünkü su buharı hava buharından çok daha hafiftir.

Tablo, atmosferin gaz bileşimini hacimsel kütle oranında ve ayrıca ana bileşenlerin ömrünü gösterir:

Atmosfer havasını oluşturan gazların özellikleri basınç altında değişir.

Örneğin: 2 atmosferden fazla basınç altındaki oksijenin vücut üzerinde toksik etkisi vardır.

5 atmosferin üzerindeki basınç altındaki nitrojenin narkotik etkisi vardır (nitrojen zehirlenmesi). Derinlerden hızlı bir yükseliş, kandaki nitrojen kabarcıklarının sanki köpürüyormuşçasına hızla salınması nedeniyle dekompresyon hastalığına neden olur.

Solunum karışımındaki karbondioksitin %3'ten fazla artması ölüme neden olur.

Havayı oluşturan her bileşen, basıncın belirli sınırlara kadar artmasıyla vücudu zehirleyebilecek bir zehir haline gelir.

Atmosferin gaz bileşimi üzerine çalışmalar. Atmosfer kimyası

Atmosfer kimyası adı verilen nispeten genç bir bilim dalının hızlı gelişiminin tarihi için, yüksek hızlı sporlarda kullanılan "atma" (fırlatma) terimi en uygunudur. Başlangıç ​​tabancası muhtemelen 1970'lerin başında yayınlanan iki makale tarafından ateşlendi. Stratosferik ozonun nitrojen oksitler - NO ve NO 2 tarafından tahrip edilmesi olasılığı hakkında konuştular. Bunlardan ilki, gelecekteki Nobel ödülü sahibine ve ardından stratosferdeki muhtemel nitrojen oksit kaynağının atmosferin etkisi altında çürüdüğünü düşünen Stockholm Üniversitesi çalışanı P. Crutzen'e aitti. güneş ışığı Doğal kökenli nitröz oksit N 2 O. İkinci makalenin yazarı, Berkeley'deki California Üniversitesi'nden kimyager G. Johnston, nitrojen oksitlerin stratosferde insan faaliyetinin bir sonucu olarak, yani yüksek irtifa uçaklarının jet motorlarından yanma ürünlerinin emisyonları sırasında ortaya çıktığını öne sürdü.

Elbette yukarıdaki hipotezler birdenbire ortaya çıkmadı. Atmosfer havasındaki en azından ana bileşenlerin (nitrojen, oksijen, su buharı vb. molekülleri) oranı çok daha önce biliniyordu. Zaten 19. yüzyılın ikinci yarısında. Avrupa'da yüzey havasındaki ozon konsantrasyonlarının ölçümleri yapıldı. 1930'larda İngiliz bilim adamı S. Chapman, tamamen oksijen atmosferinde ozon oluşum mekanizmasını keşfetti; bu, başka hava bileşenlerinin yokluğunda ozonun yanı sıra oksijen atomları ve molekülleri arasındaki bir dizi etkileşimi gösterir. Ancak 50'li yılların sonlarında hava durumu roketleri kullanılarak yapılan ölçümler, stratosferde Chapman reaksiyon döngüsüne göre olması gerekenden çok daha az ozon bulunduğunu gösterdi. Bu mekanizma günümüze kadar temel olmaya devam etse de, atmosferik ozonun oluşumunda aktif olarak rol oynayan başka bazı süreçlerin de olduğu ortaya çıktı.

70'li yılların başında, atmosfer kimyası alanındaki bilginin, esas olarak, araştırmaları sosyal açıdan önemli bir kavramla birleşmeyen ve çoğu zaman tamamen akademik nitelikte olan bireysel bilim adamlarının çabalarıyla elde edildiğini belirtmekte fayda var. Johnston'ın çalışması farklı bir konu: Hesaplarına göre, günde 7 saat uçan 500 uçak, stratosferik ozon miktarını en az %10 oranında azaltabilir! Ve eğer bu değerlendirmeler adil olsaydı, sorun hemen sosyo-ekonomik hale geldi, çünkü bu durumda süpersonik ulaşım havacılığının ve ilgili altyapının geliştirilmesine yönelik tüm programların önemli ayarlamalardan geçmesi ve hatta belki de kapatılması gerekecekti. Ek olarak, antropojenik faaliyetin yerel değil küresel bir felakete neden olabileceği sorusu ilk kez gerçekten ortaya çıktı. Doğal olarak mevcut durumda teorinin çok zorlu ve aynı zamanda operasyonel bir doğrulamaya ihtiyacı vardı.

Yukarıda belirtilen hipotezin özünün, nitrojen oksidin ozon NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2 ile reaksiyona girmesi, ardından bu reaksiyonda oluşan nitrojen dioksitin oksijen atomu NO 2 + O ® NO ile reaksiyona girmesi olduğunu hatırlayalım. + O 2 , böylece atmosferdeki NO varlığını geri kazandırırken ozon molekülü sonsuza kadar kaybolur. Bu durumda, ozon yıkımının nitrojen katalitik döngüsünü oluşturan bu tür bir reaksiyon çifti, herhangi bir kimyasal veya fiziksel işlem nitrojen oksitlerin atmosferden uzaklaştırılmasına yol açana kadar tekrarlanır. Örneğin NO2, suda yüksek oranda çözünür olan nitrik asit HNO3'e oksitlenir ve bu nedenle bulutlar ve çökelme yoluyla atmosferden uzaklaştırılır. Nitrojen katalitik döngüsü çok etkilidir: Bir NO molekülü atmosferde kaldığı süre boyunca onbinlerce ozon molekülünü yok etmeyi başarır.

Ama bildiğiniz gibi bela tek başına gelmiyor. Kısa süre sonra, ABD üniversitelerinden uzmanlar - Michigan (R. Stolarski ve R. Cicerone) ve Harvard (S. Wofsey ve M. McElroy) - ozonun daha da acımasız bir düşmanı olan klor bileşiklerine sahip olabileceğini keşfettiler. Tahminlerine göre, ozon tahribatının klor katalitik döngüsü (Cl + O 3 ® ClO + O 2 ve ClO + O ® Cl + O 2 reaksiyonları), nitrojen döngüsünden birkaç kat daha verimliydi. İhtiyatlı iyimserliğin tek nedeni atmosferde doğal olarak oluşan klor miktarının nispeten küçük olmasıydı; bu da ozon üzerindeki genel etkisinin çok güçlü olmayabileceği anlamına geliyor. Bununla birlikte, 1974 yılında Irvine S. Rowland ve M. Molina'daki Kaliforniya Üniversitesi çalışanları, stratosferdeki klor kaynağının, soğutma ünitelerinde, aerosol ambalajlarda yaygın olarak kullanılan kloroflorokarbon bileşikleri (CFC'ler) olduğunu tespit ettiğinde durum dramatik bir şekilde değişti. vesaire. Yanıcı olmayan, toksik olmayan ve kimyasal olarak pasif olan bu maddeler, dünya yüzeyinden yükselen hava akımları ile yavaş yavaş stratosfere taşınır, burada molekülleri güneş ışığı tarafından yok edilir ve serbest klor atomlarının salınmasına neden olur. Endüstriyel üretim 30'lu yıllarda başlayan CFC'ler ve bunların atmosfere emisyonları, özellikle 70'li ve 80'li yıllar olmak üzere sonraki yıllarda istikrarlı bir şekilde arttı. Böylece, çok kısa bir süre içinde teorisyenler, atmosferik kimyada yoğun antropojenik kirliliğin neden olduğu iki sorunu tespit ettiler.

Ancak ortaya atılan hipotezlerin geçerliliğini test etmek için birçok görevi yerine getirmek gerekiyordu.

İlk önce, atmosferik havanın çeşitli bileşenleri arasındaki fotokimyasal reaksiyonların hızlarını belirlemenin veya netleştirmenin mümkün olabileceği laboratuvar araştırmalarını genişletmek. O dönemde bu hızlara ilişkin çok yetersiz verilerin de oldukça fazla hata içerdiğini (yüzde birkaç yüze kadar) söylemek gerekir. Buna ek olarak, ölçümlerin yapıldığı koşullar, kural olarak, atmosferin gerçeklerine tam olarak uymuyordu; bu da, çoğu reaksiyonun yoğunluğu sıcaklığa ve bazen de atmosfer basıncına veya yoğunluğuna bağlı olduğundan, hatayı ciddi şekilde ağırlaştırdı. hava.

İkincisi, laboratuvar koşullarında bir dizi küçük atmosferik gazın radyasyon-optik özelliklerini yoğun bir şekilde incelemek. Atmosfer havasının önemli sayıda bileşeninin molekülleri, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyon (fotoliz reaksiyonlarında) tarafından yok edilir; bunların arasında yalnızca yukarıda bahsedilen CFC'ler değil, aynı zamanda moleküler oksijen, ozon, nitrojen oksitler ve diğerleri de vardır. Bu nedenle, her bir fotoliz reaksiyonunun parametrelerinin tahminleri, atmosferik kimyasal süreçlerin doğru şekilde çoğaltılması için farklı moleküller arasındaki reaksiyonların hızları kadar gerekli ve önemliydi.

Dünya atmosferini oluşturan hava bir gaz karışımıdır. Kuru atmosferik hava şunları içerir: oksijen %20,95, nitrojen %78,09, karbondioksit %0,03. Ayrıca atmosferik havada argon, helyum, neon, kripton, hidrojen, ksenon ve diğer gazlar bulunur. Atmosfer havasında ozon, nitrojen oksit, iyot, metan ve su buharı küçük miktarlarda bulunur.

Kalıcı olmanın yanı sıra bileşenler atmosfer, insan üretim faaliyetleriyle atmosfere yayılan çeşitli kirleticileri içerir.

1. Atmosfer havasının önemli bir bileşeni oksijen Dünya atmosferindeki miktarı 1,18 · 10 15 tondur. Doğadaki sürekli değişim süreçleri nedeniyle sabit bir oksijen içeriği korunur. Bir yandan insanların ve hayvanların solunumu sırasında oksijen tüketilir, yanma ve oksidasyon işlemlerinin sürdürülmesi için harcanır, diğer yandan bitkilerin fotosentez işlemleri yoluyla atmosfere girer. Kara bitkileri ve okyanus fitoplanktonları, doğal oksijen kaybını tamamen onarır. Kısmi oksijen basıncı düştüğünde, yüksekliğe çıkarken gözlenen oksijen açlığı olgusu gelişebilir. Kritik seviye, oksijenin kısmi basıncının 110 mmHg'nin altında olmasıdır. Sanat. Kısmi oksijen basıncının 50-60 mm Hg'ye düşürülmesi. Sanat. genellikle hayatla bağdaşmaz. Dalga boyu 200 nm'den az olan kısa dalga UV radyasyonunun etkisi altında, oksijen molekülleri atomik oksijen oluşturmak üzere ayrışır. Yeni oluşan oksijen atomları nötr oksijen formülüne eklenir ve ozon . Ozonun oluşumuyla eş zamanlı olarak bozunması da meydana gelir. Ozonun genel biyolojik önemi büyüktür: biyolojik nesneler üzerinde zararlı etkisi olan kısa dalga UV radyasyonunu emer. Ozon aynı zamanda Dünya'dan yayılan kızılötesi radyasyonu da emer ve böylece yüzeyinin aşırı soğumasını önler. Ozon konsantrasyonları rakım boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. En büyük miktarı Dünya yüzeyinden 20-30 km yükseklikte gözlenir.

2. Azot Kantitatif içerik açısından atmosferik havanın en önemli bileşenidir; inert gazlara aittir. Azot atmosferinde yaşam imkansızdır. Hava nitrojeni, belirli toprak bakteri türleri (azot sabitleyen bakteriler) ve ayrıca mavi-yeşil algler tarafından emilir; elektriksel deşarjların etkisi altında, yağışla birlikte toprağı nitro ve nitrik asit tuzlarıyla zenginleştiren nitrojen oksitlere dönüşür. Toprak bakterilerinin etkisi altında nitröz asit tuzları nitrik asit tuzlarına dönüştürülür ve bunlar da bitkiler tarafından emilir ve protein sentezine hizmet eder. Azotun doğada emilmesiyle birlikte atmosfere salınır. Odun, kömür ve petrolün yanma işlemleri sırasında serbest nitrojen oluşur; Organik bileşiklerin ayrışması sırasında az miktarda oluşur. Böylece doğada sürekli bir döngü meydana gelir, bunun sonucunda atmosferik nitrojen organik bileşiklere dönüştürülür, restore edilir ve atmosfere salınır, ardından tekrar biyolojik nesnelere bağlanır.

Azot, oksijen seyreltici olarak gereklidir, çünkü saf oksijeni solumak vücutta geri dönüşü olmayan değişikliklere yol açar.

Fakat artan içerik Solunan havadaki nitrojen, kısmi oksijen basıncındaki azalmaya bağlı olarak hipoksi başlangıcına katkıda bulunur. Havadaki nitrojen içeriği %93'e çıktığında ölüm meydana gelir.

Azotun yanı sıra asal gazlar arasında argon, neon, helyum, kripton ve ksenon bulunur. Kimyasal olarak bu gazlar inerttir; kısmi basınca bağlı olarak vücut sıvılarında çözünürler; bu gazların vücut kanındaki ve dokularındaki mutlak miktarı ihmal edilebilir düzeydedir.

3. Önemli kurucu unsur atmosferik hava karbondioksit (karbon dioksit, karbondioksit). Doğada karbondioksit serbest ve bağlı halde 146 milyar ton miktarda bulunur ve bunun toplam miktarının yalnızca %1,8'i atmosferik havada bulunur. Büyük bir kısmı (% 70'e kadar) denizlerin ve okyanusların suyunda çözünmüş haldedir. Bazı mineral bileşikleri, kireç taşları ve dolomitler, toplam dioksit ve karbon miktarının yaklaşık %22'sini içerir. Geri kalanı flora ve faunadan, kömürden, petrolden ve humustan geliyor.

İÇİNDE doğal koşullar Karbondioksitin salınması ve emilmesi için sürekli süreçler vardır. Kireçtaşı ve dolomitin endüstriyel olarak kavrulması sırasında insanların ve hayvanların solunumu, yanma, çürüme ve fermantasyon süreçleri nedeniyle atmosfere salınır. Aynı zamanda doğada fotosentez işlemi sırasında bitkiler tarafından emilen karbondioksitin asimilasyon süreçleri de vardır.

Karbondioksit, solunum merkezinin fizyolojik bir uyarıcısı olarak hayvanların ve insanların yaşamında önemli bir rol oynar.

Büyük konsantrasyonlarda karbondioksit solunduğunda vücuttaki redoks süreçleri bozulur. Solunan havadaki içeriği %4'e çıktığında baş ağrıları, kulak çınlaması, çarpıntı ve heyecan hali görülür; %8'inde ölüm meydana gelir.

Hijyenik açıdan bakıldığında karbondioksit içeriği, konutlarda ve kamu binalarında hava temizliğinin derecesinin değerlendirildiği önemli bir göstergedir. Büyük miktarlarda havada birikmesi kapalı tesisler sıhhi sorunları gösterir (aşırı kalabalık, yetersiz havalandırma).

Normal koşullar altında doğal havalandırma tesisler ve gözeneklerden dış havanın sızması yapı malzemeleri Konut binalarının havasındaki karbondioksit içeriği% 0,2'yi geçmez. İç mekanda konsantrasyonu arttığında kişinin refahında bozulma ve performansında azalma meydana gelebilir. Bu, konut ve kamu binalarının havasındaki karbondioksit miktarının artmasıyla eş zamanlı olarak havanın diğer özelliklerinin de bozulmasıyla açıklanmaktadır: sıcaklığı ve nemi artar, insan faaliyetinin gazlı ürünleri, sözde antropotoksinler (merkaptan, indol, hidrojen sülfit, amonyak) ortaya çıkar.

Havadaki CO 2 içeriğinin artması ve konut ve kamu binalarında meteorolojik koşulların bozulmasıyla birlikte havanın iyonizasyon rejiminde bir değişiklik meydana gelir (ağır iyon sayısında artış ve hafif iyon sayısında azalma). ), hafif iyonların nefes alma ve ciltle temas sırasında emilmesinin yanı sıra ağır iyonların nefesle verilen havayla alınmasıyla açıklanır.

Tıbbi kurumların havasında izin verilen maksimum karbondioksit konsantrasyonu, konut ve kamu binalarının havasında% 0,07 -% 0,1 olarak düşünülmelidir. Konut ve kamu binalarında havalandırma verimliliğinin belirlenmesinde son değer hesaplama değeri olarak kabul edilir.

4. Ana bileşenlere ek olarak atmosferik hava, Dünya yüzeyinde ve atmosferde meydana gelen doğal süreçlerin bir sonucu olarak açığa çıkan gazları da içerir.

Hidrojen havada %0,00005 oranında bulunur. İçinde oluşur yüksek katmanlar Su moleküllerinin fotokimyasal olarak oksijen ve hidrojene ayrışması nedeniyle atmosfer. Hidrojen solunumu desteklemez; serbest durumda biyolojik nesneler tarafından emilmez ve salınmaz. Hidrojenin yanı sıra atmosferik havada az miktarda metan da bulunur; Genellikle havadaki metan konsantrasyonu %0,00022'yi geçmez. Organik bileşiklerin anaerobik bozunması sırasında metan açığa çıkar. Ayrılmaz bir parça olarak doğal gazın ve petrol kuyularından elde edilen gazın bir parçasıdır. Yüksek konsantrasyonda metan içeren havayı solursanız boğulma nedeniyle ölüm meydana gelebilir.

Ayrışma ürünü olarak organik madde Atmosfer havasında az miktarda bulunur amonyak. Konsantrasyonları, belirli bir alanın kanalizasyon ve organik emisyonlarla kirlenme derecesine bağlıdır. Kışın çürüme süreçlerinin yavaşlaması nedeniyle amonyak konsantrasyonu yaz aylarına göre biraz daha düşüktür. Kükürt içeren organik maddelerin anaerobik ayrışma süreçleri sırasında, oluşumu hidrojen sülfür, zaten küçük konsantrasyonlarda havayı veren kötü koku. İyot ve hidrojen peroksit atmosferik havada küçük konsantrasyonlarda bulunabilir. İyot küçük damlacıkların varlığı nedeniyle atmosferik havaya girer deniz suyu ve deniz yosunu. UV ışınlarının hava molekülleri ile etkileşimi nedeniyle, hidrojen peroksit; Ozonla birlikte atmosferdeki organik maddelerin oksidasyonuna katkıda bulunur.

Atmosfer havasında var askıda kalan maddeler, doğal ve yapay kökenli tozlarla temsil edilir. Doğal toz; kozmik, volkanik, karasal, deniz tozu ve orman yangınları sırasında oluşan tozu içerir.

Doğal süreçler, atmosferin askıda kalan maddelerden arındırılmasında önemli bir rol oynar. kendi kendini temizleme, Bunların arasında, Dünya yüzeyindeki konveksiyonlu hava akımları yoluyla kirliliğin seyreltilmesi büyük önem taşımaktadır. Atmosferin kendi kendini temizlemesinin önemli bir unsuru, havadaki büyük toz ve kurum parçacıklarının kaybıdır (sedimantasyon). Yükseklik arttıkça toz miktarı azalır; Dünya yüzeyinden 7-8 km yükseklikte karasal kaynaklı toz yoktur. Önemli Atmosferik yağış, kendi kendini temizleme süreçlerinde rol oynayarak yerleşmiş kurum ve toz miktarını artırır. Atmosfer havasındaki toz içeriği meteorolojik koşullardan ve aerosol dağılımından etkilenir. Parçacık çapı 10 mikrondan fazla olan kaba tozlar hızla düşer, parçacık çapı 0,1 mikrondan küçük olan ince tozlar pratikte düşmez ve askıda kalır.

Havanın kimyasal bileşimi büyük hijyenik öneme sahiptir.

Şunları içerir: %78 nitrojen, %21 oksijen, %0,03 karbondioksit ve az miktarda diğer inert gazlar (argon, neon, kripton vb.), ozon ve su buharı. Kalıcı bileşenlere ek olarak, atmosferik hava, doğal kökenli bazı yabancı maddelerin yanı sıra, insan üretim faaliyetlerinden dolayı atmosfere yayılan çeşitli kirletici maddeleri de içerebilir.

Hayvanlar tarafından yaşam aktiviteleri sırasında salınan çeşitli metabolik ürünlerin, iç mekan havasının gaz bileşimi ve nemi üzerinde büyük etkisi vardır.

Böylece hayvanlar nefes alırken salgılarlar. çevre büyük miktarda su buharı ve karbondioksit. İdrar ve dışkıların ayrışmasının bir sonucu olarak, çoğu zararlı ve zehirli gazlar grubuna ait olan amonyak, hidrojen sülfür ve diğer gazlı ürünler genellikle domuz ahırlarında birikir.

Kapalı alanlardaki hava, atmosferik havadan önemli ölçüde farklıdır. Bu farkın derecesi sıhhi ve hijyenik rejime bağlıdır. hayvancılık tesisleri(havalandırma, kanalizasyon, hayvan yoğunluğu vb.). Normal koşullar altında hayvancılık binalarının havasındaki oksijen ve nitrojen konsantrasyonu değişmeden kalır. Karbondioksit konsantrasyonu önemli ölçüde artabilir (10 kat veya daha fazla) ve sıklıkla amonyak, hidrojen sülfür, kloakal ve diğer gazlar ortaya çıkar.

Oksijen (O 2), onsuz hayvan yaşamının imkansız olduğu bir gazdır. Metabolizma sürecinde vücudun her hücresi, organik maddeleri (proteinler, yağlar, karbonhidratlar) oksitlemek için sürekli olarak oksijen kullanır. Havayla solunan oksijen, kırmızı kan hücrelerinde hemoglobin ile birleşerek doku ve organlara taşınır. Tüketilen oksijen miktarı hayvanın türüne, yaşına, cinsiyetine ve fizyolojik durumuna bağlıdır.

Hayvancılık binalarındaki oksijen konsantrasyonu genellikle sabittir, dalgalanmalar %0,1-0,5'i geçmez. Normdan hafif bir sapma, vücuttaki fizyolojik işlevlerde değişikliğe neden olmaz. Hayvan barınaklarında oksijen miktarı neredeyse sabit kalır ve atmosferik havadaki içeriğine yakındır. Solunan havadaki oksijen miktarının% 15'e düşmesine, domuzların nefes almasının hızlanması ve kalp atış hızının artmasının yanı sıra oksidatif süreçlerin zayıflaması da eşlik eder. Hayvanların vücutları oksijen eksikliğine karşı çok hassastır.

Normal koşullar altında hayvanlar oksijen eksikliği yaşamazlar. Hayvan tesislerinde, kan hemoglobini daha düşük kısmi basınçta oksijenle doyurulduğundan, oksijendeki azalma% 0,4-1'i geçmez; bu, hijyenik bir öneme sahip değildir. İstisnai durumlarda (hayvanların kalabalık koşullarda ve yüksek dağ meralarında uzun süre kalması) oksijen eksikliği görülebilir.

Karbondioksit (CO2) renksiz, kokusuz, ekşi tadı olan bir gazdır. Hayvanlar metabolizmanın son ürünü olarak nefes verdiklerinde oluşur. Dışarıya verilen hava, atmosferik havaya kıyasla bu gazdan daha fazlasını (%3,6) içerir. Örneğin 150 kg ağırlığındaki emziren bir kraliçe saatte 90 litre karbondioksit salmaktadır. Domuz ahırlarındaki maksimum karbondioksit içeriğinin %0,3'ten fazla olmamasına izin verilir, yani. Atmosferdeki havadan 10 kat daha fazla. Hijyenik açıdan karbondioksit içeriği yüksek olan kapalı mekanların havasının hayvan sağlığına zararsız olduğu söylenemez.

Metabolizmanın son ürünü olarak hayvanların solunumu sırasında oluşur. Doğal koşullar altında, sürekli karbondioksit salınımı ve emilimi süreçleri meydana gelir. Canlı organizmaların hayati aktivitesi, yanma, çürüme ve fermantasyon süreçlerinin bir sonucu olarak atmosfere karbondioksit salınır.

Doğadaki karbondioksit süreçlerinin yanı sıra asimilasyon süreçleri de vardır. Fotosentez sırasında bitkiler tarafından aktif olarak emilir. Karbondioksit çökelme yoluyla havadan yıkanır. İçin son zamanlarda Yakıt yanma ürünleri nedeniyle endüstriyel şehirlerin havasındaki karbondioksit konsantrasyonunda (%0,04'e kadar ve daha yüksek) bir artış var.

Karbondioksit, solunum merkezinin fizyolojik bir uyarıcısı olduğundan hayvanların yaşamında önemli bir rol oynar. Solunan havadaki karbondioksit konsantrasyonunun azalması vücut için önemli bir tehlike oluşturmaz çünkü kandaki kısmi basıncının gerekli seviyesi asit-baz dengesinin düzenlenmesiyle sağlanır. Buna karşılık, havadaki karbondioksit içeriğinin artması vücuttaki redoks süreçlerinin bozulmasına yol açar. Bu koşullar altında vücuttaki oksidatif süreçler baskılanır, vücut ısısı düşer, doku asitliği artar, bu da belirgin asidotik ödem ve kemik demineralizasyonuna yol açar. Havadaki karbondioksit konsantrasyonunun %0,5'e yükselmesi kan basıncında artışa, solunum ve kalp atış hızında artışa neden olur. Optimum hijyenik koşullara sahip bir odada karbondioksit içeriği, atmosferik havaya kıyasla 2-3 kattan fazla artmaz. Yetersiz havalandırma ve kalabalık hayvan barınmalarıyla karbondioksit, atmosferik havadaki içeriğinden 20-30 kat daha fazla, yani% 0,5-1 ve daha yüksek miktarlarda birikebilir. Tesislerde karbondioksit birikiminin ana kaynağı, türe, yaşa ve üretkenliğe bağlı olarak 16-225 l/saat'e kadar karbondioksit salan hayvanlardır.

Hayvancılık binalarının havasındaki karbondioksit, vücutta akut toksik etkiye neden olacak bir konsantrasyona ulaşmaz. Ancak vücudun %1'den fazla karbondioksit içeren havaya uzun süre (kış barınma koşullarında) maruz kalması hayvanların kronik zehirlenmesine neden olabilir. Bu tür hayvanlar uyuşuklaşır, iştahları, üretkenlikleri ve hastalıklara karşı dirençleri azalır.

İç mekan havasındaki karbondioksit konsantrasyonu göstergelerinin dolaylı bir hijyenik önemi vardır. İç mekan havasındaki karbondioksit miktarına bakılarak, bir bütün olarak hijyenik ve hijyenik durumu bir dereceye kadar değerlendirilebilir. Karbondioksit konsantrasyonu ile içindeki su buharı, amonyak, hidrojen sülfür ve mikroflora içeriği arasında doğrudan bir ilişki vardır.

Türlerine, yaşlarına ve fizyolojik durumlarına bağlı olarak hayvanlar için tesislerin havasındaki izin verilen maksimum karbondioksit konsantrasyonu% 15-0,25'i ve kuşlar için -% 0,15-0,20'yi geçmemelidir.

Yakıtın eksik yanması veya içten yanmalı motorların içlerinde çalışması ve yetersiz havalandırma sırasında iç mekan havasında karbon monoksit (CO) birikir.

Yemi traktör veya otomobil çekişiyle dağıtırken, karbon monoksit içeriği 10 dakika içinde 3 mg/m3'e, 15 dakika içinde ise 5-8 mg/m3'e ulaşır. Açık ısıtma elemanlarına sahip elektrikli ısıtıcılar kullanıldığında karbon monoksit oluşumu meydana gelir. Aynı zamanda, özellikle hava devridaimi sırasında organik toz (yem, tüy, pislik vb.) ısıtma elemanları tamamen yanmaz ve havayı karbon monoksitle doyurur.

Bu gaz zehirlidir. Teknik etkinin mekanizması, hemoglobinin oksijenini değiştirerek onunla stabil bir kimyasal bileşik oluşturmasıdır - oksihemoglobinden 200-250 kat daha stabil olan karboksihemoglobin. Sonuç olarak dokulara oksijen temini bozulur, hipoksemi meydana gelir, oksidatif süreçler azalır ve vücutta az oksitlenmiş metabolik ürünler birikir. Zehirlenme klinik olarak sinirsel semptomlar, hızlı nefes alma, kusma, kasılmalar ve koma ile karakterizedir. %0,4-0,5 konsantrasyonlarda karbon monoksitin solunması 5-10 dakika sonra hayvanların ölümüne neden olur. Kuşlar karbonmonoksite karşı en duyarlı olanlardır.

Hayvancılık binalarının havasında izin verilen maksimum karbon monoksit konsantrasyonu 2 mg/m3'tür.

Amonyak (NH3), gözlerin mukoza zarlarını güçlü bir şekilde tahriş eden, keskin kokulu, renksiz zehirli bir gazdır ve solunum yolu. Çeşitli organik nitrojen oluşturucu maddelerin (idrar, gübre) ayrışması sırasında oluşur. Genellikle atmosferde mevcut değildir. Geçirgen zeminler ve yanlış kurulmuş kanalizasyon sistemleri varsa, domuz ahırlarının havasında yüksek konsantrasyonlarda amonyak vardır, bunun sonucunda sıvı toplama tankından odaya amonyak ve diğer gazlar girer.

Şu tarihte: yüksek nem Hava ve düşük sıcaklıklarda amonyak duvarlar, ekipman ve yataklar tarafından güçlü bir şekilde emilir ve ardından tekrar havaya salınır. Zemine yakın yerlerde (domuzların yaşadığı bölgede) amonyak konsantrasyonu tavana yakın olanlardan daha fazladır. İç mekan havasındaki %0,025'ten fazla içeriği hayvanlar için zararlıdır. Küçük konsantrasyonlarda amonyak (0,1 mg/l) içeren havanın uzun süre solunması, hayvanların sağlığı ve verimliliği üzerinde olumsuz etkiye sahiptir.

Düşük konsantrasyonda amonyak içeren havanın uzun süre solunması hayvanların sağlığını ve verimliliğini olumsuz yönde etkiler. Amonyak içeren havayı kısa süre soluduktan sonra vücut, amonyaktan kurtularak onu üreye dönüştürür. Toksik olmayan amonyak dozlarına uzun süre maruz kalmak doğrudan patolojik süreçlere neden olmaz, ancak vücudun direncini zayıflatır.

Amonyak suda oldukça çözünür, bunun sonucunda gözlerin ve üst solunum yollarının mukoza zarları tarafından emilir ve ciddi tahrişe neden olur. Öksürük, lakrimasyon ve ardından burun, gırtlak, trakea, bronşlar ve gözlerin konjonktiva mukozasında iltihaplanma görülür. Solunan havadaki yüksek amonyak içeriği (1000-3000 mg/m3) nedeniyle hayvanlarda glottis, soluk borusu ve bronş kaslarında spazmlar ortaya çıkar ve akciğer ödemi veya solunum felci nedeniyle ölüm meydana gelir.

Amonyak kana girdiğinde hemoglobini alkalin hematine dönüştürür, bunun sonucunda hemoglobin miktarı azalır ve oksijen açlığı meydana gelir. Amonyak içeren havanın uzun süre solunması ile kanın alkalin rezervi, gaz değişimi ve besinlerin sindirilebilirliği azalır. Giriş büyük miktarlar Kandaki amonyak merkezi sinir sisteminin güçlü bir şekilde uyarılmasına neden olur. sinir sistemi, kasılmalar, koma, solunum merkezinin felci ve ölüm. Daha yüksek konsantrasyonlarda amonyak, hayvanların hızlı ölümüyle birlikte akut zehirlenmeye neden olur.

Amonyağın toksisitesi ve agresifliği, yüksek hava nemi ile önemli ölçüde artar. Bu koşullar altında, amonyak oksitlenir ve nitrik asit oluşur; bu, duvar sıvalarının ve diğer kapalı yapıların kalsiyumuyla birleşerek (kalsiyum nitrat oluşur) bunların yok olmasına neden olur.

Hayvanlar için tesislerin havasında izin verilen maksimum amonyak konsantrasyonu, türlerine ve yaşlarına bağlı olarak 10-20 mg/m3'tür.

Hidrojen sülfür (H2S), belirgin bir kokuya sahip, renksiz, zehirli bir gazdır. çürük yumurta. Protein maddelerinin çürümesi sırasında oluşur ve hayvanlar tarafından bağırsak gazlarıyla atılır. Yetersiz havalandırma ve gübrenin zamanından önce uzaklaştırılmasının bir sonucu olarak domuz ahırlarında görülür. Bu gaz, hidrolik valfleri (gazların geri dönüşünü engelleyen damperler) yoksa, sıvı toplayıcılardan odaya girebilir.

Kış-ilkbahar döneminde 10°C'ye kadar olan oda sıcaklıklarında hidrojen sülfür miktarı kabul edilebilir sınırlar içerisindedir. Yaz aylarında yüksek hava sıcaklıklarının etkisiyle organik maddelerin ayrışması yoğunlaşır ve hidrojen sülfit salınımı artar. Havada hidrojen sülfürün varlığı, binanın sıhhi tesislerinin uygunsuz şekilde çalıştığını gösterir.

Hidrojen sülfür, demir içeren enzim gruplarını bloke etme özelliğine sahiptir. Hidrojen sülfürün etki mekanizması, solunum yolunun mukoza zarlarıyla temas etmesi ve gazın doku alkalileriyle birleşerek mukoza zarlarının iltihaplanmasına neden olan sodyum veya potasyum sülfit oluşturmasıdır. Sülfürler kana emilir, hidrolize edilir ve sinir sistemini etkileyen hidrojen sülfürü serbest bırakır. Hidrojen sülfit, hemoglobindeki demir ile birleşerek demir sülfit oluşturur. Katalitik olarak aktif demirden yoksun kalan hemoglobin, oksijeni absorbe etme yeteneğini kaybeder ve doku oksijen açlığı meydana gelir.

Konsantrasyonu 20 mg/m3 ve üzerinde olduğunda zehirlenme belirtileri ortaya çıkar (zayıflık, solunum yolu mukozasında tahriş, sindirim organlarında fonksiyon bozukluğu, baş ağrısı vesaire.). 1200 mg/m3 ve üzerindeki konsantrasyonlarda şiddetli zehirlenme gelişir ve doku solunum enzimlerinin inhibisyonu sonucu hayvan ölümü meydana gelir. Domuz ahırlarındaki sıvı toplama kuyularının temizlenmesi sırasında insanların hidrojen sülfür ile ölümcül zehirlenme vakaları anlatılmıştır.

Hayvanlar için tesislerin havasında izin verilen maksimum hidrojen sülfür miktarı %0,0026'dan fazla olmamalıdır. İç mekan havasındaki amonyağın tamamen yokluğu için mümkün olan her şekilde çaba göstermek gerekir.

Yüksek konsantrasyonlarda karbondioksit, amonyak ve hidrojen sülfitin varlığı, domuz ağılının sağlıksız bir durumunu gösterir. Bakım iyi koşullarİç mekan hava ortamı, kural olarak, farklı yaş ve üretim gruplarındaki hayvanların günlük olarak değiştirilen kuru yataklarda veya kanalizasyon tepsilerine doğru eğimli yalıtımlı zeminlerde tutulmasıyla sağlanır. Hayvanların doğru yerleştirilmesi ve ağılların, sığınakların ve beslenme alanlarının düzenli temizliği büyük önem taşımaktadır.

Çevredeki havada ve odalarda her zaman su buharı bulunur ve miktarı iklim koşullarına, hayvan türüne ve oda tipine bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Hayvancılık binalarındaki hava neredeyse her zaman küçük mineral parçacıkları, bitki artıkları, böcekler ve canlı mikroorganizmalardan oluşan toz içerir. Hayvan derisinin terle birlikte tozla, derinin üst katmanındaki ölü hücrelerle ve mikroorganizmalarla kirlenmesine tahriş, kaşıntı ve iltihaplanma süreçleri eşlik eder. Üst solunum yollarında sıkışan tozlar sıklıkla bu organların hastalıklarına yol açar.

Hayvancılık binalarının havası genellikle bağırsak gazlarını içerir: kötü bir kokuya sahip olan indol, skatol, merkaptan, aminler (nitrozaminler). Kural olarak, özellikle domuz ahırlarından gelen koku o kadar yoğun ki, yerleşim alanlarından 0,5-1 km veya daha geniş bir hijyenik (koruyucu) bant yetersiz kalıyor. Bazı gazlar (nitrozaminler) güçlü kimyasal kanserojenlerdir ve havada nispeten yüksek konsantrasyonlarda bulunabilirler.

Hayvancılık binalarının hava kalitesinin sadece hayvanı değil aynı zamanda ona hizmet eden personeli de etkilediği dikkate alınmalıdır. Hayvanların havada önemli miktarda zararlı gaz birikimi olan tesislerde uzun süre kalması vücut üzerinde toksik etkiye sahiptir, dirençlerini ve üretkenliklerini azaltır. Böylece iç mekan havasındaki amonyak içeriğinin artmasıyla sığırların ağırlık artışı %25-28 oranında azalır. Zararlı gazlar vücudun direncini azaltır ve bulaşıcı olmayan (rinit, larenjit, bronşit, zatürre, tavuklarda amonyak körlüğü vb.) ve bulaşıcı (tüberküloz vb.) hastalıkların yayılmasına katkıda bulunur. Havanın gaz bileşiminin iyileştirilmesi, havalandırma ve kanalizasyonun uygun şekilde inşa edilmesi ve işletilmesi ve hayvan yoğunluğunun korunması yoluyla sağlanır. Önemli bir durum idrarın yeraltına nüfuz etmesini ve ayrışmasını önleyen sağlam zeminlerin sızdırmazlığını sağlamaktır. Hidrolik gübre uzaklaştırma sistemi ile gübre kanallarında önemli miktarda zararlı gaz tutulur. İçlerindeki amonyak konsantrasyonu 35 mg/m3'ten fazla, hidrojen sülfür - 23 mg/m3'e ulaşır, bu da 2-3 kat daha yüksektir kabul edilebilir standartlar. Bu bakımdan kirli havanın uzaklaştırılmasının doğrudan hayvancılık binalarının gübre kanallarından yapılması gerekmektedir. Etkili yollarla Havanın koku gidermesi ultraviyole ışınlama, ozonlama ve iyonizasyondur. Bu amaçla. Çam iğnesi özlerinden elde edilen aerosoller başarıyla test edilmiştir. Küçük odalarda (açma) koku giderme, aerosol kutularda veya solüsyonlarda aromatik maddelerle gerçekleştirilir. kimyasallar(potasyum permanganat, iyot monoklorür, çamaşır suyu vb.).

Sıcak, güneşli güney ile sert, soğuk kuzeyin havası aynı miktarda oksijen içerir.

Bir litre hava her zaman 210 santimetreküp oksijen içerir, bu da hacimce yüzde 21'dir.

Havadaki en fazla nitrojen litre başına 780 santimetreküp veya hacimce yüzde 78 oranında bulunur. Havada az miktarda inert gaz da bulunur. Bu gazlara inert denir çünkü diğer elementlerle hemen hemen birleşmezler.

Havadaki inert gazlardan argon en bol olanıdır - litre başına yaklaşık 9 santimetreküp vardır. Neon havada çok daha küçük miktarlarda bulunur: Bir litre havada 0,02 bulunur. santimetreküp. Daha da az helyum var - yalnızca 0,005 santimetreküp. Kripton helyumdan 5 kat daha azdır - 0,001 santimetreküp ve ksenon çok küçüktür - 0,00008 santimetreküp.

Hava aynı zamanda gaz içerir kimyasal bileşiklerörneğin - karbondioksit veya karbondioksit (C02). Havadaki karbondioksit miktarı litre başına 0,3 ila 0,4 santimetreküp arasında değişmektedir. Havadaki su buharının içeriği de değişkendir. Kuru ve sıcak havalarda sayıları daha az, yağmurlu havalarda ise daha fazladır.

Havanın bileşimi ağırlıkça yüzde olarak da ifade edilebilir. 1 litre havanın ağırlığını ve bileşiminde yer alan her bir gazın özgül ağırlığını bilerek hacimsel değerlerden ağırlık değerlerine geçmek kolaydır. Havadaki nitrojen ağırlıkça yüzde 75,5, oksijen - 23,1, argon - 1,3 ve karbondioksit (karbon dioksit) -0,04 oranında içerir.

Ağırlık ve hacim yüzdeleri arasındaki fark çeşitli nedenlerden kaynaklanmaktadır. özgül ağırlık azot, oksijen, argon ve karbondioksit.

Örneğin oksijen bakırı kolaylıkla oksitler. yüksek sıcaklık. Bu nedenle, sıcak bakır talaşlarıyla dolu bir tüpten hava geçirirseniz, tüpten çıktığında içinde oksijen bulunmaz. Fosforla havadaki oksijeni de giderebilirsiniz. Yanma sırasında fosfor açgözlülükle oksijenle birleşerek fosfor anhidrit (P2O5) oluşturur.

Havanın bileşimi 1775 yılında Lavoisier tarafından belirlendi.

Lavoisier, cam bir imbikte az miktarda metalik cıvayı ısıtırken, imbiğin dar ucunu cıva ile dolu bir kabın içine yerleştirilmiş bir cam çanın altına getirdi. Bu deney on iki gün sürdü. İmbikteki neredeyse kaynama noktasına kadar ısıtılan cıva giderek daha fazla kırmızı oksitle kaplanmaya başladı. Aynı zamanda, ters çevrilmiş kapaktaki cıva seviyesi, kapağın bulunduğu kaptaki cıva seviyesinin belirgin şekilde üzerine çıkmaya başladı. İmbikteki oksitleyici cıva havadan giderek daha fazla oksijen aldı, imbikteki ve zildeki basınç düştü ve tüketilen oksijen yerine cıva zilin içine emildi.

Tüm oksijen tüketildiğinde ve cıvanın oksidasyonu durduğunda, cıvanın çan tarafından emilmesi de durdu. Çan içindeki cıvanın hacmi ölçüldü. Zil ve imbiğin toplam hacminin V 5 kısmını oluşturduğu ortaya çıktı.

Zil ve imbikte kalan gaz, yanmayı ve yaşamı desteklemiyordu. Hacmin neredeyse 4/6'sını kaplayan havanın bu kısmına denir. azot.

Daha doğru deneyler XVIII'in sonu yüzyılda havanın hacimce yüzde 21 oksijen ve yüzde 79 nitrojen içerdiği tespit edildi.

Havanın argon, helyum ve diğer inert gazları içerdiği ancak 19. yüzyılın sonunda anlaşıldı.