1
A levegő A levegő a Földet körülvevő gázok keveréke. Tiszta állapotban színtelen, szagtalan. Erősen lehűtve cseppfolyósítható. A cseppfolyós levegő világoskék folyadék, forráspontja 190 C 0 körüli. A levegő alkotja a légkört, az atmoszférát. A Föld sugara a középponttól a felszínig kb. 6370 km, e fölött helyezkedik el az ehhez képest vékony légkör. A légkör felfelé ritkulva megy át a bolygóközi térbe, külső határát nehéz meghatározni, kb. 1000 km, az össztömege a Föld tömegének csak mintegy 1 milliomod része. Az őslégkör A földi légkör a földtörténet során jelentős változásokon ment keresztül. 1. Anaerob őslégkör A földfelszín lehűlése, 4,3 milliárd évvel ezelőtti megszilárdulása során alakult ki, a kőzetek gázleadása és a vulkanizmus révén kb. 4 milliárd évvel ezelőtt. Ez CO2-ból, N2-ből, H2 ből, SO2-ból, vízgőzből, NH3-ból, HCN-ból, CH4 ból, H2S-ból állt. Szerkesztette: Vizkievicz András A földtörténet e kezdeti szakaszában a szén-dioxid mennyisége jelentősen meghaladta a jelenlegi értéket (egyesek a jelenlegi tízszeresének becsülik). Ezzel szemben a légkör oxigéntartalma igen csekély volt. A szén-dioxid koncentráció csökkenésének két alapvető oka van: 1. az ősóceánok kialakulásával a széndioxid jelentős része elnyelődött, a vízben kicsapódva karbonátos kőzeteket hozott létre. 2. A fotoszintézis megjelenésével az élőlények a levegőből szén-dioxidot vettek fel. Az oxigénlégkör kialakulása Az O2 két forrása: 1. UV sugárzás hatására a víz bomlása. 2. Az élet kialakulása után az oxigéntermelő fotoszintézis. Körülbelül 2,7-3 milliárd éve az ősi kékbaktrériumok az oxigéntermelő fotoszintézis folyamatát valósították meg. A légkör oxigéntartalmának 21%-ra emelkedése 800-600 millió évvel ezelőttire tehető. Karbon végére, 290 millió éve hatalmas vegetáció (haraszt mocsárerdők) alakult ki, nagy mennyiségű oxigén termelődik, így a légkör oxigéntartalma valószínűleg meghaladta a mai értéket. 2
Mai aerob légkör összetétele 78 V% nitrogénből, 21 V% oxigénből, 0.9 V% nemesgázokból (főleg argonból) és 0,1 V% egyéb gázból áll: vízgőzt, szén-dioxidot (0,03%), ózont, kén-dioxidot, nitrogén-oxidokat, halogénszármazékokat, port, stb. tartalmaz. Nitrogén Az élőlények többsége nem tudja közvetlenül felhasználni az elemi nitrogént, kivéve a pillangós virágúak gyökérgümőiben élő nitrogénkötő baktériumokat, ill. egyes gombákat. A nitrogénkötő baktériumok először ammóniává alakítják a nitrogént, majd a nitrifikáló baktériumok az ammóniát nitritté és nitráttá alakítják (oxidálják), a növények ezeket veszik fel, és nitrogén tartalmukat építik be szerves vegyületeikbe. A növényekből N-tartalmú szerves vegyületek (fehérjék) formájában kerül a nitrogén a heterotróf élőlényekbe. Az elpusztult élőlények szerves anyagainak a nitrogén tartalma a lebomlás során ammónia formájában kerül vissza a talajba. Oxigén A légkör oxigén tartalma fototróf szervezetekből származik. A lebontó folyamatokhoz (biológiai oxidáció) szükséges (a légköri O2 + a szerves vegyületek H2-tartalma vízzé oxidálódik, energiatermelés!). Egyéb CO2 (0,03%), nemesgázok, vízpára, légszennyező anyagok (pl. SO2, NO2, CO, freon, stb.), régen a közlekedés által kibocsátott ólom és ólomvegyületek, por. CO2 Növények fotoszintéziséhez szükséges (minden autotróf élőlény képes felhasználni), szerves vegyületeket állítanak elő belőle, minden élőlény bocsát CO2-t a levegőbe (lebontó anyagcsere terméke), a légzés során keletkezik, az emberi tevékenység is termel CO2-t (ipar, közlekedés, háztartások), vulkánkitörések során is kerül a levegőbe, 3
a talajban a szerves anyagok bomlásakor is keletkezik. Viszonylag állandó koncentrációja fontos lenne az üvegházhatás miatt. Az üvegházhatás okozói főleg a CO2, CH4, vízgőz, N2O, halogéntartalmú szénhidrogének. SO2 Főleg a fosszilis energiahordozók (kőszén, szénhidrogének) égetésekor kerül a levegőbe, a levegő páratartalmával (a csapadékban oldódva) kénessavat (H2SO3) képez, amiből további oxidációval kénsav (H2SO4) keletkezik, savas esők okozója, főleg a növények klorofillját és a talajt károsítja, a talaj kémhatását savas irányba tolja, redukáló hatású. Magyarországon a lucfenyő és a kocsánytalan tölgy különösen érzékeny a savas esőre. SO2-re érzékeny indikátor élőlények a zuzmók. Nitrogén-oxidok NO, N2O, NO2, N2O3 Fosszilis energiahordozók égetésekor kerülnek a levegőbe, fő forrása a közlekedés, ill. villámláskor keletkeznek, a csapadékban oldódva savakká (salétromossav, HNO2, salétromsav, HNO3) alakulnak (savas esők). Halogéntartalmú szénhidrogének Régen hűtőkben, dezodorokban használták. Felelősek az ózonpajzs elvékonyodásáért pl. freon (CF2Cl2). Üvegházhatású gázok. Szilárd lebegő szennyeződések Por Mikroszkopikus méretű szemcsék, szabad szemmel nem láthatóak. Természetes és emberi tevékenység hatására kerülnek a légkörbe, felületükön káros anyagok kötődhetnek meg, főleg benzin-égéstermékek, kátrány, aromás vegyületek (rákkeltő hatás). Korom Az aeroszol mérettartományba eső, tüzelőanyagok tökéletlen égésekor visszamaradó, magas széntartalmú anyag, a füst szilárd komponense. 4
Szmog Füstköd, ha a levegőben lévő légszennyező anyagok koncentrációja elér és meghalad egy bizonyos határértéket, ezt az értéket elérve valamelyik levegő összetevő egészségkárosító hatású (légúti problémák, asztma, tüdőödéma, nyálkahártya irritáció). Két típus: 1. Téli: London-típus (redukáló szmog) Kialakulásának feltételei: szélcsendes időjárás, magas légnyomás, magas relatív páratartalom, -3 +5 C közötti hőmérséklet, fosszilis tüzelőanyagok nagymértékű felhasználásakor, összetevői: CO, kén-dioxid, por, korom. 2. Nyári: Los Angeles-típus, fotokémiai szmog (oxidatív szmog) Kialakulásának feltételei: erős napsugárzás (UV-sugárzás), 25-35 C o, alacsony páratartalom, gyenge légmozgás, közlekedés által kibocsátott szennyezések, UV hatására ózon, nitrogén oxidok, hidrogén-peroxid, szabadgyökök keletkeznek. Szmogriadó Intézkedési rendszer, önkényesen megállapított határértékek alapján, ha a káros anyagok mennyiségének az értéke közelíti, vagy eléri a megadott határértéket, hatására csökken a légszennyező anyagok kibocsátásának mértéke, közlekedés, ipari tevékenység, fűtés többlépcsős korlátozása. Az ózon Az ózon O3 egy három oxigénatomból álló instabil molekula. Az ózon a légkör 20-30 km magasságában köpenyszerűen veszi körül a földet, hőmérséklete eléri a 60 Celsius-fokot. A földi élet számára rendkívül fontos, mert kiszűri az UV sugarak legnagyobb részét. Ultraibolya sugárzásnak nevezzük a 100 5
nanométer (nm) és 400 nm közé eső hullámhosszúságú sugárzásokat (UV-C (100 nm-280 nm), UV- B (280 nm-320 nm) és UV-A (320 nm-400 nm)). Az ózon védő szerepe kettős: egyrészt az ózonképző folyamatokhoz UV-sugárzás kell, s emiatt e tartomány energiája felemésztődik az "ózongyártásban", másrészt maga az ózon elnyeli (abszorbeálja) az UV-B-sugárzás döntő hányadát. A légkörben található ózon mennyisége az utóbbi néhány évtizedben helyenként eltérő mértékben folyamatosan csökken. A legnagyobb mértékű csökkenést a Déli-sark környezetében mérték. Az ózonréteg vékonyodásáért a légkörbe került halogén-tartalmú szénhidrogének, főleg freonok tehetők felelőssé. Ezek a vegyületek felhalmozódva még 50-100 évig lesznek jelen, károsítva az ózonréteget. A savas eső ph-ja mindig kisebb, mint 7. A tiszta esővíz kémhatása a légköri szén-dioxid miatt ph 5,6 körüli értékre csökken: 2H2O + CO2 H3O + + HCO3 a kisebb ph-jú esőt nevezik savas esőnek (4,5). Oka: Kén-dioxid (SO2), kis mennyiségű ként tartalmazó szén és olaj égetéséből származik, a vízzel kénessavat (H2SO3) alkot. Nitrogén-oxidok, a belső égésű motorok gyújtásakor keletkezik a levegő nitrogénjéből, vízzel salétromsavvá alakulnak. Halogén-tartalmú (Cl) szénhidrogének égetésekor sósav képződik. Hatásai: Talaj savasodása, talajok fémtartalmának Al - kioldódása a természetes vizekbe, ill. a táplálékláncba kerülése, természetes vizek ph-jának csökkenése, plankton és az erre épülő tápláléklánc megváltozása. Fenyőerdők, tölgyesek pusztulása. Az épületek és szobrok károsodása. Leggyakoribb formája a mészkő mállása. CaCO 3 + H 2SO 4 = CaSO 4 + CO 2 + H 2O Fémből készült építmények hidak, vasutak korróziója. 6