СОСТАВ СУХОГО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Физиологически наиболее важные газы — это кислород, двуокись углерода и азот. Они присутствуют в атмосферном воздухе в пропорциях, указанных в табл. 1.1. Кроме того, атмосфера содержит водяные пары в сильно варьирующих количествах.

То, что физиологи называют азотом, это на самом деле смесь азота примерно с 1% инертных газов, и ради точности их тоже надо было бы перечислить. Однако в физиологии принято объединять эти газы с азотом, главным образом потому, что в большинстве физиологических процессов азот и инертные газы одинаково безразличны для организма. Другая причина — то, что при анализе дыхательных газов обычно определяют количества О2 и С02^ а все остальное называют «азотом». Таким образом, для физиолога количество «азота» в воздухе равно 78,09+0,93%, т. е. 79,02%. Примерно 1% аргона представляет физиологический интерес только в некоторых весьма специфических случаях, например в связи с секрецией газов в плавательный пузырь у рыб. Пол- 2—1873
Таблица 1.1
Состав сухого атмосферного воздуха (Otis, 1964). Нормальный атмосферный воздух содержит также водяные пары в весьма изменчивом количестве. На долю более редких инертных газов (гелия, неона, криптона и ксенона), взятых вместе, приходится всего лишь 0,002%.

Компонент	Содержание, %
Кислород	20,95
Двуокись углерода	0,03
Азот	78,09
Аргон	0,93
Всего	100,00

ный анализ состава газов в пробе воздуха можно произвести с помощью масс-спектрометра — дорогого и очень сложного прибора, который недоступен большинству физиологов.
Состав атмосферы чрезвычайно постоянен. Конвекционные токи обеспечивают интенсивное перемешивание до высот по меньшей мере 100 км, и никаких заметных изменений в процентном составе воздуха обнаружено не было, хотя давление на больших высотах сильно понижено. Утверждение, что верхние слои атмосферы обогащены легкими газами, особенно водородом и гелием, относится лишь к самым наружным слоям, которые не представляют никакого интереса для физиолога. Для наших целей газовый состав свободной атмосферы можно считать постоянным, если исключить водяные пары (Spitzer, 1949).
Состав воздуха поддерживается равновесием между потреблением кислорода в окислительных процессах (главным образом в окислении органических веществ до С02) и освобождением кислорода в процессе ассимиляции С02 растениями.
Опасение, что использование нами ископаемых топлив — нефти, угля и природных газов — может истощить запас кислорода в атмосфере и добавит в нее большие количества С02, по-видимому, лишено оснований. В 1910 году чрезвычайно точный анализ дал для содержания кислорода цифру 20,948%, а в период с 1967 по 1970 г. повторные измерения давали величины 20,946±0,006%. Ученые, производившие эти очень точные анализы, вычислили, что если все известные запасы ископаемого топлива будут сожжены, то и тогда в асмосфере еще останется 20,8% кислорода (Ма- chia, Hughes, 1970). В физиологическом плане такое изменение не будет иметь никаких последствий.
Небольшое увеличение количества С02 в результате сжигания всего топлива тоже оказало бы лишь ничтожный физиологический .эффект, но это не значит, что оно было бы вообще безвредным.

Даже незначительное изменение в концентрации двуокиси углерода повлияет на поглощение солнечной радиации в атмосфере, и. может возникнуть непредсказуемый парниковый эффект, который со временем мог бы коренным образом изменить климатические- условия на земной поверхности. Атмосфера более проницаема для поступающего извне коротковолнового излучения, чем для длинноволнового, испускаемого Землей. Выходящее длинноволновое- излучение поглощается в атмосфере главным образом двуокисью- углерода и водяными парами. Подсчитано, что удвоение содержания С02 в атмосфере приведет к повышению мировой температуры примерно на 1,3°, если содержание воды в атмосфере останется прежним. Однако при более высокой температуре атмосфера способна удерживать больше водяных паров, и это может усилить экранирующий эффект и вызвать дальнейшее повышение температуры. С другой стороны, увеличение влажности атмосферы может усилить образование облаков, что в свою очередь приведет к отражению большей доли входящей солнечной радиации и тем самым вызовет обратный эффект. Сложность этих взаимоотношений делает предсказания относительно парникового эффекта от повышенной концентрации С02 весьма недостоверными (Sawyer, 1972; Baes et al., 1977).
Подчеркивая постоянство состава воздуха, мы должны добавить несколько слов о некоторых особых случаях. Например, в микрообластях типа нор, занимаемых животными, состав воздуха сильно варьирует, причем содержание кислорода может опускаться там до 15% и ниже (Darden, 1972). Содержание С02 там повышено, но не обязательно в той же степени; и все же оно может подниматься до 5%, что уже приводит к значительным физиологическим последствиям.
Воздух, находящийся в почве, в промежутках между ее частицами, часто содержит мало кислорода.

Объясняется это тем, что почва может содержать окисляющиеся вещества, которые иногда сильно истощают запас кислорода. Не только органические соединения, но и такие вещества, как сульфид железа, могут поглощать 02 до тех пор, пока практически весь свободный кислород не будет израсходован. Такие окислительные процессы зависят от температуры, влажности и других факторов, а также от степени обмена почвенного воздуха с атмосферой. Например, дождь может блокировать почвенные поры в поверхностной зоне и одновременно вызвать повышение влажности и тем усилить процессы окисления; в результате микроатмосфера может коренным образом измениться.
ВОДЯНЫЕ ПАРЫ В ВОЗДУХЕ
Приведенные выше сведения о процентном составе атмосферы относились к сухому воздуху, и теперь мы должны обратиться к содержанию в воздухе воды. Давление водяных паров над свобод-

"ной поверхностью воды изменяется с температурой (табл. 1.2). В точке замерзания давление пара равно 4,6 мм рт. ст. (0,61 кПа)1. Оно повышается с повышением температуры и при 100°С достигает 760 мм рт. ст. (101,3 кПа). Поэтому вода при 100°С- закипает, если атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. Если давление ниже, вода закипает при более низкой температуре— например, при 20 °С, если давление снижено до 17,5 мм рт. от. (2,34 кПа).
Любая смесь газе в типа атмосферного воздуха, находящаяся в равновесии со свободной поверхностью воды, содержит водяные пары, давление которых соответствует данной температуре, и поэтому часть объема воздуха, занятая водяными парами, с повышением температуры увеличивается (колонка 4 в табл. 1.2). При 37 °С — обычной температуре тела млекопитающих — давление водяных паров близко к 47 мм рт. ст. (6,28 кПа), и в этом случае пар занимает 6,2% объема воздуха (см. также рис. 9.9).
Воздух в легких человека и других наземных позвоночных всегда насыщен водяными парами при температуре тела, а атмосферный воздух обычно не насыщен. В случае его насыщения мы говорим, что относительная влажность (о. в.) равна 100%. Если в воздухе меньше водяных паров, влажность можно выразить в процентах от количества, необходимого для насыщения при данной температуре; например, относительная влажность 50% означает, что воздух содержит половину того количества воды, которое он
Таблица 1.2
Давление водяного пара
над свободной поверхностью воды при разных температурах

		Давление водяного пара
Температура,				мг HgO на на I л воздуха
“С	мм рт. ст.	кПа	% от 1 атм
0	4,6	0,61	0,6	4,8
10	9,2	1,23	1,2	9,4
20	17,5	2,34	2,3	17,3
30	31,7	4,24	4,2	30,3
40	55,1	7,38	7,3	51,1
50	92,3	12,33	12,2	83,2
100	760,0	101,33	100,0	598,0
37	46,9	6,28	6,2	43,9

1 В физиологии по традиции используется единица «миллиметр ртутного столба» (мм рт. ст.). Она возникла в связи с применением ртутных манометров, и 1 мм рт. сг. при 0 °С называют также 1 торр. В Международной системе единиц {системе СИ) за единицу давления принят паскаль (Па), равный 1 ньютону на 1 хзадратный метр (н-м-2). Таким образом, 1 мм рт. ст. =133,3 Па, или 0,133 хПа; 1 атм=760 мм рт. ст,= 101,3 кПа. Другие подробности относительно системы СИ даиы в Приложении Л.

-содержал бы, если бы был насыщен водяным паром при данной температуре.
Для некоторых целей относительная влажность — удобная мера, но если мы хотим знать общее количество водяных паров в воздухе, его можно выразить в миллиграммах воды на литр воздуха. Поскольку в холодном воздухе водяного пара очень мало даже при о. в. 100%, абсолютное количество воды в холодном воздухе невелико. Таким образом, если насыщенный йаружный воздух зимой проникает в наши дома и нагревается, относительная влажность в помещении становится очень низкой (хотя абсолютная влажность воздуха не изменилась), и мы говорим, что воздух «очень сухой». При этом влажные поверхности, включая наши слизистые оболочки, быстро сохнут, что часто вызывает неприятные ощущения у чувствительных людей. 

Еще по теме СОСТАВ СУХОГО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА:

1. 2.2 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
2. 2.4. ДЕНАТУРАЦИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
3. ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ВОЗДУХА
4. 4. ВВЕДЕНИЕ АЭРОИОНОВ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ В СОСТАВ ЭЛЕМЕНТОВ КОНДИЦИОНИРОВАННОГО ВОЗДУХА
5. ДОМ ДЛЯ СУХОГО КЛИМАТА
6. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
7. Симптомы, вызванные неподходящей для данного растения атмосферной влажностью
8. ДВЕ СТОРОНЫ ОДНОЙ МЕДАЛИ: РОЛЬ АТМОСФЕРНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В ФОРМИРОВАНИИ КЛИМАТА
9. Глава I ИСТОРИЯ ПРОБЛЕМЫ АЭРОИОНИФИКАЦИИ И АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
10. НОВЫЕ ДАННЫЕ О МЕХАНИЗМЕ ФИКСАЦИИ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА В КЛУБЕНЬКАХ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ [31]
11. ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА
12. АЭРОИОНИФИКАЦИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ V.I. ПСЕВДОАЭРОИОНЫ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА
13. ПНЕВМОТОРАКС (ПРОНИКНОВЕНИЕ ВОЗДУХА В ГРУДНУЮ ПОЛОСТЬ) - РЫЕиМОТОЯАХ