대기 및 오염 물질의 구성 - 환경 - 2025

대기 또는 대기 의 구성은 그 안에 포함 된 다른 가스의 비율에 의해 정의되며, 이는 지구 역사를 통해 지속적으로 변화 해 왔습니다. 형성되는 행성의 대기는 주로 H ₂ 와 CO ₂ 및 H ₂ O 와 같은 다른 가스를 포함했습니다 . 약 44 억년 전에 대기의 구성은 주로 CO ₂ 로 풍부했습니다 .

지구상에 생명체가 출현 하면서 대기 중에 메탄 (CH ₄ )이 축적 되었습니다. 최초의 유기체는 메탄 생성 물질 이었기 때문입니다. 나중에 광합성 유기체가 나타나 대기를 O _2로 풍부하게했습니다 .

지구 대기의 일반적인 모습. 출처 : Reto Stöckli (지표면, 얕은 물, 구름) Robert Simmon

오늘날 대기의 구성은 화학적 구성이 다른 두 개의 큰 층으로 나눌 수 있습니다. 동종 권과 이종권.

동 질권은 해발 80 ~ 100km에 위치해 있으며 주로 질소 (78 %), 산소 (21 %), 아르곤 (1 % 미만), 이산화탄소, 오존, 헬륨, 수소 및 메탄으로 구성됩니다. , 매우 작은 비율로 존재하는 다른 요소 중에서.

이종구는 저 분자량 가스로 구성되어 있으며 고도가 100km 이상입니다. 첫 번째 층은 분자 N ₂ , 두 번째 원자 O, 세 번째 헬륨 및 마지막 층은 원자 수소 (H)로 구성됩니다.

역사

대기에 대한 연구는 수천년 전에 시작되었습니다. 원시 문명은 불을 발견 한 순간 공기의 존재에 대한 개념을 갖기 시작했습니다.

고대 그리스

이 기간 동안 그들은 공기가 무엇이며 무엇을하는지 분석하기 시작했습니다. 예를 들어, Miletus의 Anaxímades (BC 588 – BC 524)는 생명체가이 요소를 먹었 기 때문에 공기가 생명에 필수적이라고 생각했습니다.

그의 부분에서, Empedocles of Acragas (기원전 495 년 – BC 435 년)는 물, 흙, 불, 공기의 네 가지 기본 요소가 있다고 생각했습니다.

Aristotle (384 BC-322 BC)은 또한 공기를 생명체의 필수 요소 중 하나로 간주했습니다.

대기의 구성 발견

1773 년 스웨덴의 화학자 Carl Scheele은 공기가 질소와 산소 (화성 공기)로 구성되어 있음을 발견했습니다. 나중에 1774 년 영국의 Joseph Priestley는 공기가 여러 요소의 혼합으로 구성되어 있으며이 중 하나가 생명에 필수적이라고 결정했습니다.

1776 년 프랑스 인 Antoine Lavoisier는 산화수은의 열분해에서 분리 한 원소에 산소를 불렀습니다.

1804 년, 자연 주의자 Alexander von Humboldt와 프랑스의 화학자 Gay-Lussac은 지구의 여러 지역에서 나오는 공기를 분석했습니다. 연구자들은 대기의 구성이 일정한 것으로 결정했습니다.

대기의 일부인 다른 가스가 발견 된 것은 19 세기 말과 20 세기 초가 되어서야였습니다. 이 중 우리는 1894 년 아르곤, 1895 년 헬륨, 1898 년 다른 가스 (네온, 아르곤, 크세논)를 가지고 있습니다.

형질

달을 배경으로 지구의 대기. 출처 : NASA, Wikimedia Commons를 통해

대기는 대기라고도하며 지구를 덮는 가스의 혼합물입니다.

유래

지구 대기의 기원에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 태양으로부터 분리 된 후 행성은 매우 뜨거운 가스로 둘러싸여있는 것으로 간주됩니다.

이 가스는 주로 H ₂ 로 구성된 태양에서 감소하고 유입되었을 가능성이 있습니다 . 다른 가스 아마도 CO 있었다 ₂ 와 H ₂ 강렬한 화산 활동에 의해 방출 O.

현재 존재하는 가스의 일부가 냉각되고 응축되어 해양을 발생 시켰다고 제안됩니다. 다른 가스는 대기를 형성하고 나머지는 암석에 저장되었습니다.

구조

대기는 전환 영역으로 분리 된 서로 다른 동 심층으로 구성됩니다. 이 층의 상한선은 명확하게 정의되어 있지 않으며 일부 저자는 해발 10,000km 위에 배치합니다.

중력의 인력과 가스가 압축되는 방식은 지구 표면에서의 분포에 영향을 미칩니다. 따라서 총 질량의 가장 큰 비율 (약 99 %)은 해발 40km에 위치합니다.

대기의 층. 출처 :이 SVG 이미지는 Medium69에 의해 생성되었습니다. Cette 이미지 SVG a été crée par Medium69. Please credit this : William Crochot

대기의 수준이나 층에 따라 화학적 조성과 온도 변화가 다릅니다. 수직 배열에 따르면 지구 표면에서 가장 가까운 곳에서 가장 먼 곳에서 대류권, 성층권, 중간권, 열권 및 외 권층이 알려져 있습니다.

대기의 화학적 조성과 관련하여 두 개의 층이 정의됩니다 : 동질 구와 이종구.

상 동성

해발 80-100km 높이에 위치하고 있으며 공기 중 가스 구성은 균질합니다. 여기에는 대류권, 성층권 및 중간권이 있습니다.

이종권

그것은 100km 이상에 존재하며 공기 중에 존재하는 가스의 조성이 가변적이라는 특징이 있습니다. 열권과 일치합니다. 가스의 구성은 높이에 따라 다릅니다.

원시 대기의 구성

Planetesimal 디스크. 출처 : 공개 도메인, commons.wikimedia.org

약 4 억 5 천만년 전 지구가 형성된 후 대기를 형성하는 가스가 축적되기 시작했습니다. 가스는 주로 지구의 맨틀과 행성 (행성에서 유래 한 물질의 집합체)과의 충돌에서 나왔습니다.

CO 축적

지구상에서 가장 큰 화산 활동은 N으로, 대기로 각종 가스를 방출하기 시작한 ₂ , CO ₂ 및 H ₂ O. 이산화탄소 고정 탄산화 사람 (있어서, 축적 시작 대기 CO ₂ 형태 탄산염)은 부족했습니다.

이때 CO ₂ 고정에 영향을 미치는 요인 은 매우 낮은 강도의 강우와 매우 작은 대륙 면적이었습니다.

생명의 기원, 메탄 축적 (CH

행성에 나타난 최초의 생명체는 CO ₂ 와 H ₂ 를 사용하여 호흡을 수행했습니다. 이 초기 유기체는 혐기성이며 메탄 생성 (다량의 메탄 생성)이었습니다.

메탄은 분해가 매우 느리기 때문에 대기 중에 축적되었습니다. 광분해에 의해 분해되고 산소가 거의없는 대기에서이 과정은 최대 10,000 년이 걸릴 수 있습니다.

일부 지질 학적 기록에 따르면, 35 억에 대한 년 전 CO의 감소가 있었다 ₂ CH 풍부한 공기는 사실과 관련되어있는 분위기에서 ₄ 탄산을 선호, 비가 심화.

큰 산화 이벤트 (O의 축적

약 24 억년 전에 지구상 의 O ₂ 양 이 대기 중 상당한 수준에 도달 한 것으로 간주됩니다 . 이 요소의 축적은 광합성 유기체의 출현과 관련이 있습니다.

광합성은 빛의 존재 하에서 다른 무기 물질로부터 유기 분자를 합성 할 수있는 과정입니다. 발생하는 동안 O ₂ 는 부산물로 방출 됩니다.

시아 노 박테리아 (최초의 광합성 유기체)에 의해 생성 된 높은 광합성 속도는 대기의 구성을 변화시키고있었습니다. 방출 된 다량의 O ₂ 는 점점 더 산화되어 대기로 되돌아갑니다.

이러한 높은 수준의 O ₂ 는이 화합물의 광분해 과정을 가속화하기 때문에 CH ₄ 의 축적에 영향을 미쳤습니다 . 대기 중의 메탄이 급격히 떨어짐에 따라 지구의 온도가 떨어지고 빙하가 발생했습니다.

O의 축적의 다른 중요한 효과 ₂ 행성 오존층을 형성했다. 대기 O ₂ 는 빛의 영향으로 해리되어 두 개의 원자 산소 입자를 형성합니다.

원자 산소와 재결합 분자 O ₂ 와 형태 O ₃ (오존). 오존층은 자외선에 대한 보호 장벽을 형성하여 지구 표면의 생명을 발전시킵니다.

대기 질소와 생명의 기원에서 그 역할

질소는 단백질과 핵산의 형성에 필요하기 때문에 살아있는 유기체의 필수 구성 요소입니다. 그러나, 대기 N _2는 대부분의 유기체에서 직접 사용할 수 없습니다.

질소 고정은 생물학적 또는 비 생물적일 수 있습니다. 또한 N의 조합으로 구성되어 ₂ O와 ₂ 또는 H ₂ , 암모니아, 질산염 또는 아질산염 형성한다.

대기 중 N ₂ 함량 은 지구 대기에서 다소 일정하게 유지되었습니다. CO ₂ 축적 기간 동안 N ₂ 고정 은 기본적으로 질소 산화물의 형성으로 인해 비 생물 적이었습니다 . 이는 O ₂ 의 공급 원인 H ₂ O 및 CO ₂ 분자의 광 화학적 해리에 의해 형성된 것 입니다.

대기 중 CO ₂ 수준이 감소 하면 질소 산화물 형성 속도가 급격히 감소했습니다. 이 기간 동안 N ₂ 고정의 첫 번째 생물학적 경로가 시작된 것으로 간주됩니다 .

현재 대기 조성

대기는 가스와 기타 매우 복잡한 요소의 혼합물로 구성됩니다. 그 구성은 주로 고도의 영향을받습니다.

상 동성

해수면에서 건조한 대기의 화학적 조성은 상당히 일정한 것으로 밝혀졌습니다. 질소와 산소는 동질 구의 질량과 부피의 약 99 %를 차지합니다.

대기 질소 (N ₂ )는 78 %의 비율이며 산소는 공기의 21 %를 구성합니다. 대기에서 다음으로 가장 풍부한 원소는 아르곤 (Ar)으로 전체 부피의 1 % 미만을 차지합니다.

대기의 성분. 출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks 수정 됨.

작은 비율 일지라도 매우 중요한 다른 요소가 있습니다. 이산화탄소 (CO ₂ )는 0.035 %의 비율로 존재하며 수증기는 지역에 따라 1 ~ 4 %까지 다양합니다.

오존 (O ₃ )은 0.003 %의 비율로 발견되지만 생명체 보호를위한 필수적인 장벽을 형성합니다. 또한 동일한 비율에서 네온 (Ne), 크립톤 (Kr) 및 크세논 (Xe)과 같은 다양한 희가스가 발견됩니다.

또한 수소 (H ₂ ), 아산화 질소 및 메탄 (CH ₄ )이 매우 소량 존재합니다.

대기 구성의 일부인 또 다른 요소는 구름에 포함 된 액체 물입니다. 마찬가지로 우리는 포자, 꽃가루, 재, 소금, 미생물 및 작은 얼음 결정과 같은 고체 요소를 찾습니다.

이종권

이 수준에서 고도는 대기 중 가스의 주요 유형을 결정합니다. 모든 가스는 가볍고 (저 분자량) 4 개의 다른 층으로 구성되어 있습니다.

높이가 높아질수록 가스가 많을수록 원자 질량이 낮아집니다.

고도 100 ~ 200km 사이에는 분자 질소 (N ₂ ) 가 더 많이 존재 합니다. 이 분자의 무게는 28.013g / mol입니다.

이종권의 두 번째 층은 원자 O로 구성되어 있으며 해발 200 ~ 1000km 사이에 위치합니다. 원자 O의 질량은 15,999이며 N ₂ 보다 덜 무겁습니다 .

나중에 1000 ~ 3500km 높이의 헬륨 층을 발견했습니다. 헬륨의 원자 질량은 4.00226입니다.

이종구의 마지막 층은 원자 수소 (H)로 구성됩니다. 이 가스는 원자 질량이 1.007 인 주기율표에서 가장 가볍습니다.

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