Praca magisterska
O Powietrzu
Autor: Kamil Maciejewski
Poniższą pracę pozwolę sobie podzielić na 10 punktów: 1 – skład powietrza, 2 – właściwości powietrza, 2,5 – efekt cieplarniany 3 – wpływ powietrza na życie ludzi, 3,5 – wpływ ludzi na powietrze, 4 – powietrze a istoty żywe inne niż ludzie, 4,5 – wpływ zjawisk opisanych w punkcie 3,5 na istoty żywe nie będące ludźmi 5 – powietrze a substancje nieożywione i 6 – podsumowanie i wnioski.
Punkt 1 – Skład powietrza
Powietrze jest mieszaniną jednorodną, czyli taką, której składników nie możemy rozróżnić gołym okiem. Jej składniki, oczywiście po schłodzeniu da się rozdzielić za pomocą destylacji.
Składniki powietrza dzieli się na dwie grupy: stałe (których ilość zmienia się w małym stopniu) oraz zmienne (których ilość ulega zmianom).Objętościowy skład powietrza suchego do wysokości 13 kilometrów nad powierzchnią Ziemi to: azot (78%), tlen (21%), argon (0,934), tlenek węgla (IV) (0,0360), neon (0,00181), hel (0,00052) , metan (0,00017) , krypton (0,00011) , wodór (0,00005) i ksenon (0,000008). Dodatkowo powietrze zawiera parę wodną. W zależności od różnych czynników (pora dnia, położenie geograficzne, czas, nasłonecznienie i temperatura) jej zawartość zmienia się od 0,5% do 4% przy powierzchni. W mierzeniu wilgotności wykorzystuje się dwie metody – bezwzględną określającą ilość wody w gramach na jeden metr sześcienny powietrza przy określonych warunkach oraz względną, określającą ilość wody na metr sześcienny powietrza w stosunku do nasyconej pary wodnej w tych samych warunkach. Tą drugą podaje się w procentach, lub ułamkach. Zmienna jest również zawartość ditlenku monowęgla, która zależy od: rozwoju przemysłu, motoryzacji oraz zalesienie na danym terenie. Częste jest również występowanie zanieczyszczeń w postaci: tlenków azotu, siarki oraz zawiesin i pyłów. Zależą one od rozwoju przemysłu na danym obszarze. W powietrzu obecne są również substancje organiczne takie jak metan, czy zalążki roślin. Zanotowano również występowanie ozonu (czyli trójatomowej cząsteczki tlenu). Jest ono zmienne i zależy od ilości burz na danym terenie. Duży wpływ na skład powietrza (a zwłaszcza na występowanie ditlenku monowęgla, tlenków siarki, azotu oraz zanieczyszczeń) ma działalność człowieka. Niestety, na terenie Republiki Bialeńskiej nie prowadzi się obecnie statystyk dotyczących emisji jakiegokolwiek gazu, więc ciężko stwierdzić jak wielki jest ów wpływ.
Punkt 2 – Właściwości Powietrza
Teraz, gdy omówiono już skład powietrza można przejść do właściwości owej substancji wynikających z niego. Pozwolę sobie zacząć od właściwości fizycznych: powietrze jest bezbarwne (w wyniku różnych zanieczyszczeń może pojawić się zmiana jego barwy – np. smog ma barwę brązową), pozbawione smaku (ponownie – w wyniku wystąpienia zanieczyszczeń takich jak na przykład monosiarczek diwodoru w pobliżu miejsc rozkładu odpadów organicznych - właściwość ta może się zmienić) i słabo rozpuszczalne w wodzie (chociaż niektóre jego składniki, takie jak ditlenek monowęgla rozpuszczają się całkiem dobrze). Jego gęstość zależy od ciśnienia, temperatury i składu. Dla suchego powietrza na wysokości morza w temperaturze 293 stopni Kelwina wynosi 1,2 kilogram na metr sześcienny. Jego temperatura topnienia to 60 stopni Kelwina, a wrzenia – 83. Jako ciecz ma niebieską barwę. Jego właściwości chemiczne są takie, iż jest to jednorodna mieszanina gazów bez zapachu i smaku (pod warunkiem braku zanieczyszczeń).
Punkt 2,5 Efekt Cieplarniany
Ciała pozbawione atmosfery (takie jak nieistniejący Merkury) pochłaniają promieniowanie Słoneczne bezpośrednio i bezpośrednio oddają ją w kosmos, co powoduje duże różnice temperatur między dniem, a nocą, które uniemożliwiają życie – przez gorący dzień woda paruje. Jednocześnie te, w których atmosferze znajduje się zbyt dużo gazów cieplarnianych (najpopularniejsze to metan i ditlenek monowęgla) są zbyt gorące, co również utrudnia rozwój życia (przykładem może być nieistniejąca realowa Wenus). Sam efekt cieplarniany jest często mylony ze zjawiskiem intensyfikacji efektu cieplarnianego, która odbywa się wskutek emisji znacznej ilości tlenku węgla (IV) i innych gazów cieplarnianych do atmosfery przez przemysł i pojazdy z silnikami spalinowymi.
Punkt 3 – wpływ powietrza na życie ludzi.
Punkt ten należy zacząć od tego, iż powietrze jest substancją niezbędną do życia człowieka. Bez niego płuca nie miałyby skąd pobierać tlenu, a bez wyższych partii atmosfery do Ziemi docierałoby szkodliwe promieniowanie, które zniszczyłoby życie na lądach. Morza zaś zamarzłyby, gdyż nie byłoby niczego, co powstrzymałoby ucieczkę ciepła (ciekłe pozostałyby jedynie najgłębsze głębiny). Dlatego też obowiązkiem nas wszystkich jest ochrona tej substancji – każde jej zanieczyszczenie powoduje katastrofalne skutki. Z punktu widzenia człowieka najgorsza wydaje się być opisana w poprzednim punkcie intensyfikacja efektu cieplarnianego zwana również globalnym ociepleniem. Niestety, Republiki Bialeńska nie prowadzi statystyk dotyczących emisji gazów cieplarnianych, jednakże zwiększająca się ostatnio ilość katastrof naturalnych (takich jak na przykład gigantyczne burze, które zmusiły nas do przenosin na nowe forum) być może skłoni rząd do rozpoczęcia działań w tej sprawie.
Punkt 3,5 – wpływ ludzi na powietrze.
Wpływ, jaki działalność ludzka ma na powietrze nie ogranicza się tylko do zwiększania efektu cieplarnianego. Efektem działalności fabryk jest emisja do atmosfery ditlenku monosiarki, który wskutek reakcji utleniania przekształca się w tritlenek monosiarki, a ten z kolei poprzez reakcję ze znajdującymi się w powietrzu drobinami pary wodnej staje się kwasem siarkowym (VI). Kwas ten jest silnie higroskopijny, więc spada razem z wodą, którą wchłonie. Co prawda jego stężenie nie jest na tyle duże, aby poparzyć przechodzącego w deszczu człowieka, ale ziemia wystawiona na jego długotrwała działanie zakwasza się, a budynki i pomniki ulegają zniszczeniu.
Kolejnym elementem owego wpływu jest smog. Jego występowanie jest skutkiem ogrzewania domów przy użyciu niskiej jakości węgla, lub plastiku, lub spalanie czegokolwiek w piecu przy nieodpowiedniej ilości tlenu. Częścią smogu są tka zwane pyły zawieszone. Najmniejsze są pyły PM2,5, które maja zdolność do przenikania do organizmu człowieka przez płuca, by potem z krwią docierać do różnych części naszego ciała i wpływać negatywnie na ich stan. Bardzo groźny jest również benzoapiren powstający wskutek spalania drewna i węgla w niskich temperaturach – jest on rakotwórczy i mutagenny. Co ciekawe, owa substancja występuje również w dymie papierosowym. Aby w czystym regionie z powietrza wchłonąć tyle benzoapirynu, ile wchłonął go każdy mieszkaniec Wolnogradu należałoby wypalić około czterech tysięcy (3988) papierosów.
Ten stan rzeczy odbija się również na samych ludziach: matki w ciąży są obarczone większym ryzykiem wcześniactwa, ich dzieci będą gorzej rozwijać się intelektualnie i częściej będą ginąć przy urodzeniu, a jeśli przeżyją to będą częściej odczuwały niepokój, popadały w depresję, miały problemy z pamięcią i koncentracją, w ich mózgach nastąpią zmiany anatomiczne oraz zachorują na astmę. Dorosłym grozi zaś zwiększone ryzyko zawału serca, niepłodność, choroby płuc, udar mózgu, zakrzepica żył, nadciśnienie, choroba niedokrwienna, niewydolność i zaburzenia rytmu serca oraz depresją i większe ryzyko samobójstwa. Przyśpieszeniu ulegnie starzenie się układu nerwowego, zwiększy się więc szansa na wystąpienie demencji starczej i choroby Alzheimera.
Punkt 4 – Powietrze a istoty żywe inne niż ludzie
Pomijając fakt, iż powietrze jest podstawą egzystencji większości gatunków, należy stwierdzić, iż bez niego nie byłoby ani siły oporu powietrza, ani siły nośnej, przez co istoty takie jak ptaki nigdy nie wzniosłyby się w przestworza. Niektóre rośliny i grzyby musiałyby znaleźć inny sposób na wysyłanie nasion i zarodników, przez co wygląd zmieniłyby również lasy. Nie byłoby również deszczy, więc rośliny nie mogłyby rosnąć – cała para wodna uciekałaby w kosmos, więc życie, jeśli w ogóle by zaistniało to musiałoby trwać w postaci bakterii w znajdujących się głęboko pod zamarzniętą powierzchnią wodach.
4,5 – wpływ zjawisk opisanych w punkcie 3,5 na istoty żywe nie będące ludźmi
Nie oszukujmy się – działania ludzi nie pozostają bez wpływu na świat ludzi i zwierząt. Kwaśne deszcze prowadzą nie tylko do budynków, ale niszczą również lasy. Oddziaływania te można podzielić na dwa rodzaje – bezpośrednie polegające na uszkadzaniu błon we wnętrzu igieł i liści, co prowadzi do zakłóceń w systemie odżywiania roślin. Pośrednie zaś to zakwaszenie gleby wskutek którego drzewa maja dostęp do mniejszej ilości substancji odżywczych przy jednoczesnym częstszym występowaniu szkodliwych dla nich substancji. W skutek tego są osłabione, co wykorzystują liczne szkodniki niszcząc je.
Zatrucie powietrza można mierzyć tak zwaną skalą porostów, gdyż porosty to organizmy najwrażliwsze na zatrucie powietrza. Owa skala zostanie przedstawiona poniżej:
Strefa | opis strefy
1 | Brak porostów, lub występowanie tylko glonów nadrzewnych. Miejsca takie to głównie duże ośrodki przemysłowe, gdzie powietrze jest zanieczyszczone.
2 | Porosty skorupkowe lub proszkowate. Miejsca tego typu to głównie mniej zanieczyszczone tereny miast.
3 | Występowanie złotorostu ściennego i paznokietnika ostrygowego oraz podobnych im porostów. Parki, obrzeża miast.
4 | Tarczownica bruzdkowana, pustułka pęcherzykowata i im podobne. Lasy w pobliżu miast.
5 | Mąkla Tarniowa, Mąklik otrębiasty i im podobne. Duże lasy poprzecinane drogami.
6 | Brodaczka zwyczajna, płucnik modry i im podobne. Duże lasy z daleka od dróg.
7 | Gracznik płucnik, odnożyca jesionowa i im podobne. Najczystsze obszary takie jak góry Lahazydii.
Zniszczenie flory ma wpływ na zwierzęta roślinożerne, które są zmuszone do migracji z terenu w którym roślinność została zniszczona. Razem z nimi migrują te mięsożerne i wszystkożerne. W związku z brakiem pokarmu coraz częściej są one skłonne do wkraczania do miast i uszkadzania zabudowy, co potęguje skutki kwaśnych deszczy.
Punkt 5 - Powietrze a materia nieożywiona.
Wpływ powietrza na materię nieożywioną jest nie aż tak wielki jak na tą ożywioną, ale wciąż pozostaje spory. Wystarczy tylko spojrzeć na Księżyc nieistniejącej realowej planety o nazwie Ziemia. Nie ma nim atmosfery, więc nie występuje erozja, a jedynym czynnikiem (nie licząc działań ludzi) kształtującym teren są uderzenia ciał z przestrzeni kosmicznej, które nie są przez nic powstrzymywane. Nie ma również mowy o istnieniu wody w stanie ciekłym (brak powietrza powoduje występowanie gigantycznej amplitudy temperatur (nawet 309 stopni Kelwina)), przez co nie ma prądów morskich, opadów, nie powstają węglany, ani jaskinie.
Nie lepiej jest na planetach takich jak Wenus, gdzie w powietrzu dominuje gaz cieplarniany (ditlenek monowęgla), co jest skutkiem gigantycznej aktywności wulkanicznej w przeszłości. Różnica temperatur jest tam bardzo mała (ledwie 4 stopnie Kelwina), ale temperatura w dzień wynosi 747 Kelwinów, a w nocy – 740. Dowodzi to tego, iż atmosfery z dużą ilością gazów cieplarnianych oddają bardzo mało promieniowanie cieplnego. W takich warunkach również nie ma mowy o występowaniu wody, występuje jednakże erozja wietrzna. Jako ciekawostkę można uznać fakt, iż z powodu dużego ciśnienia na owej planecie występują chmury zbudowane z kryształków zamarzniętego 75 procentowego (w stosunku masowym) roztworu kwasu siarkowego VI.
6 – podsumowanie i wnioski.
Tą pracę można by streścić w jednym zdaniu: powietrze jest krytyczne dla rozwoju bardziej zaawansowanych form życia i ma duży wpływ na procesy geologiczne.
Wnioski z owego obiektu są jednoznaczne: trując powietrze trujemy siebie, nasze dzieci i rodziców. Należy natychmiast wprowadzić w naszej gospodarce rozwiązania proekologiczne.
