Šiuo metu pramonėje deguonis gaunamas iš oro. Pagrindinis pramoninis deguonies gamybos būdas yra kriogeninis rektifikavimas. Membraninės technologijos pagrindu veikiančios deguonies gamyklos taip pat gerai žinomos ir sėkmingai naudojamos pramonėje.

Laboratorijose naudojamas pramoniniu būdu pagamintas deguonis, tiekiamas plieniniuose balionuose, kurių slėgis apie 15 MPa.

Nedidelį deguonies kiekį galima gauti kaitinant kalio permanganatą KMnO 4:

Taip pat naudojama katalizinė vandenilio peroksido H2O2 skilimo reakcija:

Katalizatorius yra mangano dioksidas (MnO 2).

Deguonis gali būti gaunamas kataliziškai skaidant kalio chloratą (Berthollet druską) KClO 3:

Laboratoriniai deguonies gamybos metodai apima vandeninių šarmų tirpalų elektrolizės metodą, taip pat gyvsidabrio (II) oksido skaidymą (esant τ = 100 °C):

Deguonies gamybos šaltiniai

Deguonies balionai, deguonies pagalvės. Jie yra sprogūs ir pavojingi ugniai, todėl deguonies balionus draudžiama naudoti ligoninių palatose ir namuose pacientams, kuriems reikalinga deguonies terapija.

Deguonies koncentratoriai. Deguonies koncentratoriaus veikimo principas yra gana paprastas: išgrynintas ir filtruotas atmosferos oras, suslėgtas žemo triukšmo kompresoriumi, tiekiamas į „molekulinį sietą“, susidedantį iš neorganinio silikato (aliuminio ir silicio lydinio) granulių. Šis „filtras“ sulaiko azoto molekules, leidžiančias prasiskverbti deguoniui. Dėl to deguonies kiekis dujų mišinyje svyruoja nuo 90 iki 95%. Deguonies srautas yra sklandžiai reguliuojamas ir, praeinant per drėkintuvą ir lankstų dviejų metrų vamzdelį su nosies kateteriu, tiekiamas pacientui. Likęs deguonies išsekęs dujų mišinys ištirpsta patalpoje nepažeisdamas ekologinės pusiausvyros ir nesumažindamas deguonies kiekio aplinkiniame atmosferos ore. Reikšmingas trūkumas – didelė įrenginio kaina (1400-2000 eurų).

Deguonies kokteiliai. Deguonies kokteilyje yra šie komponentai: virtas vanduo, sirupas, glicerofosfato granulės, fitinas, askorbo rūgštis, cukrus, žalias kiaušinio baltymas. Per gautą mišinį purkštuvu praleidžiamas deguonis, todėl susidaro putos ir nuolatinių burbuliukų, užpildytų deguonimi, masė. Šių putų, kuriose yra maždaug 150-400 cm3 deguonies, rekomenduojama išgerti 1-2 stiklines.

Į deguonies kokteilį įtrauktas žalias kiaušinio baltymas neleidžia žmonėms, turintiems alergijos kiaušiniams, vartoti kokteilį, taip pat neatmeta salmoneliozės infekcijos galimybės.

Deguonį generuojantis prietaisas E Vita Perl- unikalus nešiojamas prietaisas, skirtas naudoti buityje, nereikalaujantis ypatingos priežiūros, pašalinantis deguonies perdozavimo galimybę ir lengvai naudojamas

Pagrindiniai pokyčiai biosferoje.

Poveikis aplinkai.

Deguonies migracija biosferoje.

Deguonis – aktyviausios dujos. Biosferoje vyksta greitas aplinkos deguonies pasikeitimas su gyvais organizmais arba jų liekanomis po mirties. Pagal žemės atmosferos sudėtį deguonis užima antrą vietą po azoto. Atmosferoje dominuojanti deguonies forma yra O 2 molekulė. Deguonies ciklas biosferoje yra labai sudėtingas, nes jis patenka į daugelį mineralinių ir organinių pasaulių cheminių junginių.

Laisvasis deguonis šiuolaikinėje žemės atmosferoje yra žalumynų fotosintezės proceso šalutinis produktas ir bendras jo kiekis atspindi pusiausvyrą tarp deguonies gamybos ir įvairių medžiagų oksidacijos bei irimo procesų. Žemės biosferos istorijoje atėjo laikas, kai laisvojo deguonies kiekis pasiekė tam tikrą lygį ir pasirodė esantis taip subalansuotas, kad išsiskiriančio deguonies kiekis tapo lygus absorbuoto deguonies kiekiui. Deguonis yra visų organinių junginių dalis. Gamintojai jį sugeria vandens ir anglies dioksido sudėtyje fotosintezės metu, visi kiti organizmai su gamintojų sukurtomis organinėmis medžiagomis, kvėpuodami (iš atmosferos ar vandeninio tirpalo) ir vartodami geriamąjį vandenį. Kaip galutiniai biologinio ciklo produktai, dalis deguonies vandens pavidalu grąžinama į negyvąją aplinką, o deguonį, be to, molekuliniu pavidalu į atmosferą išleidžia gamyklos kaip vieną iš galutinių fotosintezės produktų. . Deguonis yra vienas iš aktyviausių elementų žemės paviršiuje ir vienas iš labiausiai paplitusių. Laisvas deguonis yra vienas iš svarbiausių atmosferos komponentų. Nemažai jo ištirpsta vandenyje, sūriame ir šviežiame, šiaurės šalių sniege ir lede. Be to, mes turime daug surišto deguonies vandenyje ir kitų oksidų. Oksidacijos procesai yra vieni svarbiausių žemės paviršiuje.

Iš kur atsiranda laisvas deguonis? Jis egzistuoja tik Žemės paviršiuje. Jo nėra nei šaltinių vandenyje, kilusių iš gilių Žemės sluoksnių, nei ugnikalnių išskyrose. Vulkanų išleidžiamos dujos jau ne kartą buvo analizuojamos, ypač amerikiečių Sandvičo salose, kur dėl aktyvių ugnikalnių Mauna Loa ir Mauna Kea atkaklumo tam yra ypač palankios sąlygos. Japonijoje, Pietų Europoje, Kamčiatkoje, visur ugnikalnių dujos yra anglies dioksidas, vandenilio chloridas, vandenilio sulfidas ir kt., bet niekada deguonis.

Atsižvelgdami į kitus įmanomus laisvo deguonies išskyrimo Žemės paviršiuje šaltinius, po truputį esame įsitikinę, kad mineralų pasaulis nesuteikia mums nė vieno proceso, susijusio su laisvo deguonies išsiskyrimu. Pirmųjų Žemės egzistavimo laikotarpių aukštoje temperatūroje ji buvo visiškai užfiksuota oksidacinių reakcijų ir buvo išleista surišta į atmosferą anglies dioksido ir vandens pavidalu, neskaitant mažiau paplitusių oksidų. Netgi gilių šaltinių vandenyje, kaip buvo įrodyta jau XVII amžiaus pabaigoje. Pearson, Anglijoje, jo nėra tirpale, o Žemės paviršiniuose vandenyse paprastai yra laisvo deguonies tirpale, pasiskolinto iš atmosferos.

Laisvasis deguonis yra vienas aktyviausių, aktyviausių elementų. Derinimo su deguonimi ir oksidacijos procesai sukuria daugybę cheminių junginių, kurių skaičius siekia tūkstančius. Tai ypač gausu anglies ir sieros oksidų, geležies ir mangano. Dėl to nuolat surišamas didžiulis deguonies kiekis, o jo procentas atmosferoje turėtų nuolat mažėti, jei ne unikali deguonies išsiskyrimo reakcija žalių augalų chlorofilo grūduose.

Biocheminė deguonies išsiskyrimo reakcija yra vienintelė reakcija, suteikianti atmosferai didelį kiekį šių svarbių dujų. Turime nepamiršti, kokį vaidmenį šiame procese atlieka saulės spinduliai kaip nerimo šaltinis.

Kad medis, kurio medienoje yra 2500 m 3 anglies, jį pastatytų, turėjo išlaisvinti 12 mln. m 3 oro iš anglies dioksido. Grūdų derlius, kurį nuimame iš savo laukų, gamina iki 14 400 milijonų kg anglies, o mūsų kviečių laukai, kad visą šią anglies masę sukoncentruotų savo grūduose, kasmet turi išlaisvinti ne mažiau kaip 24 000 000 000 000 m 3 oro iš anglies dioksido, viso juose esančio anglies dioksido pakeitimas yra lygus laisvojo deguonies tūriui.

Remdamiesi tuo, galime lengvai nustatyti bendrą deguonies ciklą:

1. Laisvas deguonis ore.

2. Kvėpavimo, degimo, metalų korozijos (rūdijimo) ir kitų oksidacijos reakcijų procesai suriša ore esantį laisvą deguonį, mažina jo tiekimą atmosferoje, pastarąją praturtindama anglies dioksidu.

3. Deguonis iš anglies dioksido išsiskiria, kai augalai sugeria anglį iš anglies rūgšties ir grąžinamas į atmosferą.

4. Deguonis dalyvauja augalams gaminant angliavandenius, riebalus ir baltymus, taip pat daugelį kitų junginių, dalyvaujančių gyvybės reiškinių cikle.

5. Kvėpuojant deguonis iš organinių junginių iš anglies dvideginio ir vandens virsta deguonimi arba lieka surištas, tapdamas augalų gaminamų produktų dalimi.

6. Iš organinių junginių ar anglies dioksido surištas deguonis tampa augalų, gyvūnų ir žmonių mitybos medžiaga.

Jei sutiksime, kad visą laisvą deguonį atmosferoje gamina žalieji augalai, tai aišku, kad iki šių augalų atsiradimo jo nebuvo. Vadinasi, atmosferoje buvo daugiau anglies dioksido nei dabar, o jo bendra sudėtis negalėjo palaikyti gyvūnų kvėpavimo, kurio tuo metu Žemėje negalėjo egzistuoti.

Augalų užduotis yra ne tik panaudoti saulės spindulių energiją gyvybės reiškiniuose, kad į savo ciklą nuolat patektų šia energija prisodrintų anglies dalelių, bet ir sukurti atmosferą, kuri palaikytų normalią gyvybę.

Deguonis yra gausiausias elementas Žemėje. Jūros vandenyje yra 85,82 % deguonies, atmosferos ore – 23,15 % masės arba 20,93 % tūrio, o žemės plutoje – 47,2 % masės. Šią deguonies koncentraciją atmosferoje palaiko pastovi fotosintezės procesas. Šiame procese žalieji augalai, veikiami saulės spindulių, anglies dioksidą ir vandenį paverčia angliavandeniais ir deguonimi. Didžioji deguonies dalis yra surištoje būsenoje; Molekulinio deguonies kiekis atmosferoje vertinamas 1,5 * 10 15 m, o tai sudaro tik 0,01% viso deguonies kiekio žemės plutoje. Natūraliame gyvenime deguonis turi išskirtinę reikšmę. Deguonis ir jo junginiai yra nepakeičiami gyvybei palaikyti. Jie atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį medžiagų apykaitos ir kvėpavimo procesuose. Deguonis yra baltymų, riebalų, angliavandenių dalis, iš kurių „sukuriami“ organizmai; Pavyzdžiui, žmogaus kūne yra apie 65% deguonies. Dauguma organizmų energijos, reikalingos gyvybinėms funkcijoms atlikti, gauna oksiduodami tam tikras medžiagas su deguonies pagalba. Deguonies praradimas atmosferoje dėl kvėpavimo, skilimo ir degimo procesų kompensuojamas deguonimi, išsiskiriančiu fotosintezės metu. Miškų naikinimas, dirvožemio erozija ir įvairi paviršinė kasyba sumažina bendrą fotosintezės masę ir sumažina ciklą dideliuose plotuose. Be to, galingas deguonies šaltinis, matyt, yra fotocheminis vandens garų skilimas viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, veikiant ultravioletiniams saulės spinduliams. Taigi gamtoje nuolat vyksta deguonies ciklas, išlaikant atmosferos oro sudėties pastovumą.

Be aukščiau aprašyto deguonies ciklo nesurištoje formoje, šis elementas taip pat užbaigia svarbiausią ciklą, būdamas vandens dalimi. Vandens ciklas (H 2 O) susideda iš vandens išgaravimo nuo žemės ir jūros paviršiaus, jo pernešimo oro masėmis ir vėjais, garų kondensacijos ir vėlesnių kritulių lietaus, sniego, krušos, rūko pavidalu.

Deguonies lygis rodo vandeniniame tirpale ištirpusių deguonies dujų (O2) tūrį. Deguonis patenka į vandenį šiais būdais: difuzijos būdu su aplinkiniu oru, aeracijos būdu (greitas vandens judėjimas) ir fotosintezės būdu. Tiriant deguonies kiekį vandenyje, mėginiai turėtų būti imami tik braukiant vandenį ir nedelsiant tiriami. Štai kodėl šis bandymas turėtų būti atliekamas atliekant lauko tyrimus tiesiai vandens mėginių ėmimo vietoje.

Rodiklio poveikis aplinkai: Normalus deguonies kiekis vandenyje yra neatsiejamas jo aukštos kokybės požymis. Deguonis yra gyvybiškai svarbus elementas visiems gyviems organizmams. Natūralūs vandens srauto valymo procesai yra būtini palaikyti aerobines gyvybės formas, kurios pradeda nykti, kai deguonies koncentracija nukrenta žemiau 5,0 mg/l.

Biocheminis deguonies poreikis

Kodėl šis rodiklis yra svarbus: Biocheminis deguonies poreikis atspindi organinių medžiagų koncentraciją vandenyje. Šis rodiklis lygus deguonies kiekiui, kuris būtų sunaudotas, jei visa organinė terpė, esanti 1 litre vandens, būtų oksiduota bakterijų ir vienaląsčių pirmuonių. Esant mažoms šio rodiklio reikšmėms, vandens gyvybės formoms kyla pavojus.

Deguonies ciklas gamtoje

Gamtoje deguonis susidaro fotosintezės procese, kuris vyksta žaliuose augaluose šviesoje. Siekiant išsaugoti deguonį ore, aplink miestus ir didelius pramonės centrus kuriami žalieji plotai.

Fotosintezė

Šviesus, chlorofilas

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Anglies dioksidas gliukozės deguonis

Milijardą metų Žemės atmosferą daugiausia sudarė azotas (20–78 %) ir deguonis (5–21 %). Šiuolaikinėje Žemės atmosferoje tūrio procentais yra: azoto - 78%, deguonies - 21, anglies dioksido - 0,03, argono - 0,93, likusį 0,04% užima helis, metanas, kriptonas, azoto oksidas, vandenilis, ksenonas. Santykinai didelis argono kiekis atmosferoje – 40 – paaiškinamas tuo, kad Žemės žarnyne į jį paverčiamas didelis kiekis radioaktyvaus kalio – 40 Šiuolaikiniai fiziniai atmosferos parametrai yra tokie: storis atmosferos sluoksnis yra iki 1000 kilometrų, masė 5 10 18 kg, slėgis planetos paviršiuje 1 atmosfera.

Lentelėje parodyti evoliuciniai atmosferos cheminės sudėties pokyčiai praeityje ir ateityje 2 milijardus metų (%). Panagrinėkime šių Žemės atmosferos cheminės sudėties pokyčių priežastis.

1 . Anglies dioksidas CO2 susidaro dėl didžiulių ugnikalnių išsiveržimų. Nėra sutarimo dėl jo procentinės sudėties atmosferoje prieš 4–5 milijardus metų. Šiuolaikinių ugnikalnių išsiveržimų dujų sudėtyje yra 40% anglies dioksido, o azoto N 2 - 2%. Tačiau galima daryti prielaidą, kad anksčiau anglies dioksidas atmosferoje galėjo susikaupti iki 90 proc. Tai paaiškinama tuo, kad CO 2 ir N 2 yra inertiškiausi atmosferos cheminiai junginiai ir beveik nereaguoja su kitais elementais. Likusios vulkaninės dujos (HCl, CN, HF, SO 2, NH 3 ir kitos) yra itin agresyvios sudedamosios dalys, todėl greitai „sunaikinamos“ susijungdamos su uolienų metalais, vulkaninėmis lavos medžiagomis, vandenyje ištirpusiomis druskomis. Dėl to anglies dvideginio ir azoto procentas nuolat didėjo, o kitų dujų palaipsniui mažėjo.

Aiškėja, kaip anglies dvideginio kiekis jaunos Žemės atmosferoje gali padidėti iki 90%, o azoto kiekis mūsų laikais siekė 78%. Pagrindiniai anglies dioksido vartotojai yra augalai. Anglies dioksido šaltiniai yra ugnikalniai, pramonė ir gyvūnų kvėpavimas. Pagrindiniai saugyklos rezervuarai yra atmosfera ir vandenynas.

A) Pagrindiniai anglies dioksido „saugyklos“ Žemėje.

1) Dabar atmosferoje yra 0,03% anglies dioksido, tai yra 2 · 10 15 kilogramų. Tuo pačiu metu Žemėje auga 10 16 kg augalų (pagal A. Vinogradovą), kurie per metus sugeria daugiau nei 10 14 kg anglies dvideginio. Tada anglies dvideginio pakaks tik 20 metų.

2) Didelis anglies dioksido „rezervuaras“ yra vandenynai ir jūros, nes jų vandenyse yra ištirpę 5,10 16 kg anglies dioksido. Tada tik per 500 metų Žemės augalų pasaulis galėtų sunaudoti hidrosferoje ištirpusį anglies dioksidą. Anglies dioksidas iš atmosferos vis dar dideliais kiekiais ištirpsta vandenynų ir jūrų vandenyse. Nerimą kelia tai, kad anglies dioksido procentas atmosferoje ir ateityje mažės, todėl mažės ir jo koncentracija vandenyne.

B) Pagrindiniai anglies dioksido šaltiniai Žemėje.

1) Vulkanų išsiveržimai praeityje buvo svarbiausias atmosferos anglies dvideginio šaltinis, o augalai buvo vieninteliai anglies dioksido vartotojai. Šiuo metu visi ugnikalniai per metus į atmosferą išmeta 10 9 kg anglies dvideginio, o civilizacija degina organinį kurą ir taip atmosferą papildo anglies dioksidu dar 3 10 12 kg per metus (t. y. 3000 kartų daugiau nei ugnikalniai). Vulkaniniai procesai planetoje palaipsniui išnyksta jai „senstant“. Po 1 milijono metų vulkanizmas Žemėje visiškai nutrūks.

2) Apie 150 metų dar veiks papildomas anglies dvideginio šaltinis – civilizacija, kuri dideliais kiekiais degina iškastines organines medžiagas (anglis, naftą, malkas, skalūnus – svetainė). Bet tada šie mineralai bus išnaudoti. Civilizacija per 150 metų išnaudos mineralinius telkinius, tokius kaip anglis, nafta ir gamtinės dujos, o civilizacija nustos papildyti atmosferą anglies dioksidu, susidariusiu deginant organinį kurą. Todėl kai kurie mokslininkai mano, kad, nepaisant kuro deginimo 150 metų, anglies dioksido procentas atmosferoje sumažės. CO 2 kiekis išliks toks pat (0,03%), nes jį absorbuos augalai ir Žemės augaluose bus kompensuojamas biomasės padidėjimas. Kiti mokslininkai kalba apie anglies dvideginio kiekio padidėjimą atmosferoje iki 0,04 – 0,05%, o po to iki 2150 metų šiek tiek atšils planetos klimatas. Vienaip ar kitaip, po 2150 metų civilizacija liks be iškastinio kuro, o pasaulinis anglies dvideginio kiekio atmosferoje mažinimo procesas tęsis.

3) Vandenynuose, jūrose ir sausumoje irstant negyviems gyvūnams ir augalams, į atmosferą išskiriama 10 10 kg anglies dioksido per metus. Anglies dioksidas taip pat išsiskiria iš gyvūnų ir žmonių plaučių jiems kvėpuojant.

C) Anglies dioksido išnykimo iš Žemės atmosferos „greitis“.

Atkreipkime dėmesį į tai, kad nors per pastaruosius dešimtis milijonų metų „veikė“ visi natūralūs anglies dioksido šaltiniai (vulkanizmas, vandenynai, irimas), anglies dvideginio kiekis atmosferoje sumažėjo ir, pvz. , kainozojaus eros metu (daugiau nei 70 mln. metų) sumažėjo nuo 12% (prieš kainozojaus eros pradžią) iki 0,03%, tai yra 400 kartų. Per 10 milijonų metų anglies dioksido kiekis atmosferoje sumažės 1000 kartų, procentinė sudėtis bus 0,000003%. Toks anglies dvideginio kiekio sumažėjimas turi neigiamą poveikį visiems augalams, tai patvirtina ir eksperimentai, kai augalai pastatomi po stikliniu varpeliu ir kartu ten mažinamas CO 2 kiekis. Augalai „suvalgė“ visą atmosferoje esantį anglies dioksidą. Dujų maisto šaltinis augalams beveik išdžiūvo. Reaguodami į tai, augalai pirmiausia (po 100 tūkstančių metų) bus priversti šimtus kartų sumažinti savo biomasę, o galiausiai visi augalai mirs dėl anglies dioksido trūkumo atmosferoje.

Anglies dioksidą augalai visiškai pavers deguonimi maždaug per 30 milijonų metų. Mokslininkai mano, kad dėl natūralaus medžiagų ciklo anglies dioksidas iš žemės atmosferos neišnyks beveik 30 milijonų metų. Todėl galima teigti, kad po 30 milijonų metų dėl anglies dvideginio trūkumo atmosferoje įvyks visiškas augalų pasaulio išnykimas. Akivaizdu, kad kartu su augalų išnykimu miršta ir žolėdžiai gyvūnai. Po to plėšrūnai išnyks, o gyvūnų pasaulis visiškai išnyks. Žemė praras visų rūšių gyvybę dėl dviejų geokosminių priežasčių: anglies dvideginio išnykimo iš atmosferos ir didelio planetos paviršiaus atšalimo.

2 . Deguonis O2. Dabar galime suformuluoti vieną iš pagrindinių biologinės evoliucijos dėsnių: pirmasis gyvosios medžiagos tipas Visatoje yra augalai, kurie neorganines medžiagas (CO 2) paverčia organinėmis (mediena, lapai, vaisiai, gėlės). Antrasis gyvosios medžiagos tipas Visatoje yra gyvūnų pasaulis, kuris planetoje atsiranda po to, kai vandenynai ir atmosfera yra prisotinti deguonimi (O 2) augalų gyvenimo metu, o augalai ir kiti gyvūnai yra gyvūnų maistas.

A) Pagrindinis deguonies šaltinis Žemėje yra augalai.

Po 3,5 milijardo metų, kai vandenyne pasirodė pirmieji augalai (dumbliai), Žemėje įvyko atmosferos ir vandenyno vandenų prisotinimo deguonimi procesas. Mainais už anglies dioksido sugėrimą augalai į atmosferą išskiria deguonį. Prieš 3 milijardus metų atmosferoje atsirado 0,1–1% deguonies. Tai labai aktyvi cheminė medžiaga. Todėl praeityje apie 10-20 kg deguonies iš atmosferos buvo išleista atmosferos dujų, vandenynuose ir jūrose ištirpusių medžiagų oksidacijai, taip pat uolienų medžiagų oksidacijai sausumoje ir dugne. vandenynai. Visas šiuolaikinis planetos augalų pasaulis per metus suvartoja 10 14 kg anglies dvideginio ir išskiria 3·10 13 kg deguonies, tai yra 3,3 karto mažiau nei negrįžtamai absorbuoto anglies dioksido masė.

Todėl galime daryti išvadą, kad šiuo metu deguonies kiekis atmosferoje didėja, o anglies dvideginio – mažėja. Jei šis procesas nesulėtės, tai po 1500 metų atmosferoje deguonies bus 26%, po 3000 metų – 42% (2 kartus daugiau nei dabar). Tačiau toks didelis deguonies procento padidėjimas atmosferoje neįvyks, nes planetoje nėra pakankamai anglies dioksido. Žemės paviršiuje (atmosferoje ir vandenynuose – aikštelė) yra apie 10 17 kg anglies dioksido, iš kurio augalai gali gauti 3 10 16 kg deguonies (3 % atmosferoje esančio kiekio). Todėl maksimalus deguonies kiekis atmosferoje gali padidėti iki 24% (21% + 3%). Esant dabartiniam augalų išskiriamo deguonies greičiui, po kelių milijonų metų atmosferoje jo bus 24 proc.

B) Pagrindiniai deguonies „rezervuarai ir saugyklos“ Žemėje yra atmosfera ir vandenynas.

Dabar deguonies kiekis atmosferoje yra 21%, tai yra 10 18 kg pagal svorį. Maždaug 3 kartus didesnė jo masė yra ištirpusi vandenynų, jūrų, ežerų ir upių vandenyse. Žuvys kvėpuoja būtent šiuo vandenyje ištirpusiu deguonimi.

C) Pagrindiniai deguonies vartotojai Žemėje yra Žemės mantija, pramonė ir gyvūnai.

1) Deguonies suvartojimas pasaulinei oksidacijai. Vanduo su jame ištirpusiu deguonimi prasiskverbia giliai į Žemės žarnas, kur deguonis reaguoja su dar neoksiduotomis plutos ir mantijos medžiagomis. Žemės žarnyne įkaitintas vanduo garų pavidalu pakyla į planetos paviršių, kad atvėstų ir prisisotintų nauja deguonies dalimi, o paskui vėl nugrimzta į vidurius. Atlikdamas daugybę ciklų, požeminis vanduo per metus į Žemės žarnas perneša apie 10–11 kg deguonies. Medžiagų oksidacijos procesas planetos žarnyne su vandenyje ištirpusiu deguonimi yra gana galingas pasaulinio vartojimo šaltinis. Metinis deguonies poreikis šiam geocheminiam procesui yra 10 11 kg.

Visa laisvojo deguonies masė atmosferoje ir vandenyne yra maždaug 3,10 18 kg. Tai reiškia, kad atmosferos ir vandenyno deguonis bus išleistas vėstančių mantijos uolienų ir Žemės šerdies medžiagos oksidacijai praėjus 30 milijonų metų po visų Žemėje esančių augalų mirties (t. y. 60 milijonų metų nuo šiandienos). Po deguonies praradimo atmosferą sudarys tik azotas. Todėl po 60 milijonų metų Žemės atmosfera patirs azoto evoliucinio vystymosi etapą.

2) Deguonies suvartojimas kurui deginti. Kasmet 5·10 12 kg atmosferos deguonies civilizacija išleidžia degindama organinį kurą ir gaisruose (miškuose, naftos gręžiniuose ir kt.). Galutiniai degimo produktai yra anglies dioksidas ir vanduo.

Organinis kuras + 3O 2 = CO 2 + 4H 2 O.

Augalai beveik iš karto paverčia anglies dioksidą (iš degančio kuro ir ugnies) atgal į deguonį. Vykstant vandens sintezei degant organinėms medžiagoms negrįžtamai prarandamas tik deguonis, kurio per metus yra 2·10 12 kg.

3) Gyvūnams ir žmonėms kvėpuojant sunaudojama apie 10 9 kg atmosferos deguonies per metus. Iš gyvūnų ir žmonių plaučių iškvepiamas anglies dioksidas, kurį augalai greitai paverčia atgal į deguonį.

4) Išvada apie visuotinio deguonies absorbcijos greitį. Susumavus iš atmosferos sugerto deguonies masę ir vandenynuose ištirpusio deguonies masę, gautume apie 6·10 12 kg per metus vertę. Būtina atsižvelgti į tai, kad negrįžtamai (negrįžtamai) deguonies masė per metus įsisavinama 3·10 12 kg, o likusi jo masė sudaro anglies dioksidą ir patenka į ciklą.

3 . Azotas N2, kurio 78 % (arba apie 4 10 18 kg) dabar yra atmosferoje, susidarė dėl dviejų priežasčių.. Azotas į atmosferą patenka per 5 milijardus metų dėl vulkaninių procesų. Vulkaninėse dujose azoto yra nuo 0,1 iki 2%. Azoto dujos turi mažą cheminį aktyvumą, todėl nuolat kaupiasi Žemės atmosferoje. Vandenynų ir jūrų vandenyse yra 5 kartus daugiau azoto ištirpusio nei atmosferoje – 20·10 18 kg. Iš viso Žemės paviršiuje yra 24·10 18 kg laisvojo azoto. Be vulkaninės kilmės, yra ir kitų azoto išleidimo į atmosferą mechanizmų. Azotas į atmosferą pateko oksiduojantis amoniakui. Akademikas A. Vinogradovas gina būtent šią hipotezę apie azoto atsiradimą Žemės atmosferoje. Apytikriais skaičiavimais, prieš 5–2 milijardus metų Žemės atmosferoje buvo nuo 5 iki 20 % amoniako. Nuo to momento, kai augalai pradėjo išleisti deguonį į atmosferą, prasidėjo pasaulinis amoniako oksidacijos procesas ir susidaro azotas.

2NH4 + 2O2 = N2 + 4H2O.

Azotas, skirtingai nei anglies dioksidas ir deguonis, nedalyvauja pasauliniuose biocheminiuose procesuose. Per metus jį nedideliais kiekiais absorbuoja kai kurios azotobakterijų rūšys dirvožemyje ir dumblėtame vandens telkinių dugne. Azotas bakterijų ląstelėse paverčiamas amoniaku, cianido junginiais, azoto oksidu ir azoto oksidu. Biologai apskaičiavo, kad per metus atmosfera per mikrobiologinius procesus negrįžtamai praranda 10–11 kg azoto. Tada visą laisvąjį azotą Žemėje per 240 milijonų metų sugers bakterijos.

Amfikojai iš Phronimus genties – vienas iš vandenyno gyventojų

Biologai ir okeanografai paskelbė didžiausią ir griežčiausią miniatiūrinės jūros gyvybės tyrimą mokslo istorijoje. 3,5 metų trukusi misija vyko „Tara“ laive. Per tą laiką mokslininkai įveikė 140 000 kilometrų ir paėmė 35 000 planktono mėginių 210 skirtingų pasaulio vandenynų vietų. Vienas iš įdomių tyrimo rezultatų buvo planktono vaidmuo aprūpinant planetą deguonimi. paskelbtas žurnale Science.

Kelionės metu jie turėjo 10 dienų praleisti arktiniame lede, įveikti audras Viduržemio jūroje ir Magelano sąsiauryje bei praplaukti Adeno įlanką, saugomi Prancūzijos laivyno laivų, kurie saugojo juos nuo piratų. Pagrindinis tyrimo tikslas buvo ištirti skirtingų rūšių organizmų paplitimą, jų tarpusavio sąveiką ir genetinės informacijos perdavimą. Buvo rasta ir užregistruota apie 40 milijonų anksčiau nežinomų planktono genų.

Tyrimų laivo maršrutas

Tyrinėdami įvairią smulkią florą ir fauną (planktonas apima mikroskopinius augalus ir gyvūnus, žuvų ikrus, bakterijas, virusus ir kitus mikroorganizmus), mokslininkai nustatė, kad tai ne tik stambesnių gyvūnų mitybos grandinės pradžia.

Tara

„Planktonas yra daugiau nei tik maistas banginiams“, – sako Chrisas Bowleris, Prancūzijos vyriausybės mokslinių tyrimų centro tyrimų direktorius. „Būdami maži, šie organizmai yra esminė gyvybės palaikymo sistemos Žemėje dalis. Jie sudaro maisto grandinės pagrindą ir fotosintezės būdu gamina 50% mūsų deguonies. Be to, planktonas sugeria anglies dioksidą ir paverčia jį organine anglimi.

O kas nepatenka į tinklą?

Pasak mokslininkų, kiekviename jūros vandens gurkšnyje yra apie 200 milijonų virusų, kurių pagrindinis grobis yra 20 milijonų ten aptinkamų bakterijų. Mokslininkus taip pat labai domino tai, kad planktono įvairovė yra daug didesnė, nei manyta anksčiau, o virusų įvairovė pasirodė mažesnė nei tikėtasi.

Įvairūs kūdikiai

Nustatyta, kad skirtingų tipų planktono sąveiką reguliuoja vandens temperatūra, o kai susitinka dvi skirtingos temperatūros srovės, planktono kolonijos nesimaišo viena su kita. Taip pat pavyko įrodyti anksčiau išsakytą hipotezę, kad virusai pasirodo ribotoje vandenyno vietų ir vėliau juos neša vandenyno srovės.

Planktono gaudymas / Reuters

Planktono pasaulyje vykstančių procesų supratimas ypač padės patobulinti prognozuojamus klimato kaitos modelius.

Deguonies šaltiniai planetoje ir Maskvos mieste. Trumpa apžvalga. 2010 m. rugpjūčio 17 d

Šiuo metu atmosferoje yra apie (1,2–2,0) * 10 + 15 tonų deguonies. Dėl fotosintezės žali augalai kasmet gamina sausumoje (0,7–1,0) * 1011 tonų šių gyvybei reikalingų dujų. Per tą patį laikotarpį pasaulio vandenyne pagaminama apie 4,0 * 1011 t 02. Nemažai deguonies sunaudojama heterotrofinių organizmų kvėpavimo procesuose. Deguonies suvartojimo norma šiuose procesuose yra maždaug 0,22*1011 t/metus.
Kitas deguonies šaltinis atmosferoje - vandens molekulių fotodisociacijos procesas - turi mažai įtakos šių dujų balansui, nes per metus tokiu būdu susidaro maždaug 2 * 10 + 6 tonos 02.
Pagrindinis deguonies tiekėjas yra augalai. Fotosintezės metu augalai kasmet iš atmosferos sugeria 170 milijardų tonų anglies dioksido, išskirdami deguonį. Paslaptis, kaip ją paversti organine medžiaga, įvyksta gyvose ląstelėse, naudojant chlorofilą ir šviesą. Pagrindinis šio proceso komponentas yra vandens fotolizė. Šio proceso metu iš vandens molekulės, veikiant saulės šviesos energijai, išsiskiria deguonis, o anglies dioksido kiekiui sumažinti naudojamas vandenilis.
Manoma, kad augalai kasmet sukuria iki 100 milijardų tonų organinės medžiagos. Tuo pačiu metu jie sunaudoja 130 milijardų tonų vandens, o iš jo išsiskiria 115 milijardų tonų deguonies.
Du trečdaliai susidariusios organinės masės gaunama iš sausumos augalų, o trečdalis – iš planktono ir dumblių. To, kas auga ant žemės, vėlgi du trečdaliai yra miško gėrybės.
Ramus miškas – didelis darbininkas. Skaičiuojama, kad vienas hektaras gero medyno (tokį terminą turi miškininkai) kasmet sugeria iki šešių su puse tonų anglies dvideginio ir išskiria iki 5 tonų deguonies – tiek, kiek dideliam kaimui reikia kvėpuoti švariu oru. Šia prasme nei viena žmogaus sukurta deguonies gamykla (ir tai neabejotinai dar labiau padidintų aplinkos taršą!) negali prilygti geram miškui.
Kiekvienos medžio rūšies produktyvumas skiriasi priklausomai nuo jos amžiaus. Tarkime, pušyno hektaras sulaukus 20 metų per metus sugeria 9 tonas anglies dvideginio, o sulaukus 60 metų – 13. Vadinasi, pušynai vidurio sezono metu yra produktyviausios žalios švaraus oro „gamyklos“, ir tai jie pirmieji patenka po pjūklu ir kirviu.
Skirtingi medžiai turi savo produktyviąją galią. Tarkime, jei eglyno hektaras imamas 100 procentų pagal gebėjimą sugerti anglies dvideginį, tai beržynas, drebulė ir bet kuri kita lapuočių giraitė duoda 120 procentų, pušynas – 150, liepų parkas – 250 procentų. ąžuolynas - 450 procentų ir kt.
Tačiau mūsų paprastoji tuopa yra tikrai unikali oro tvarka. Sveikatos srityje jis vienas gali pakeisti tris liepas arba keturias pušis, septynias egles.
Mokslininkų atlikti Amazonės miškų (kuris yra didžiausias atogrąžų miškų plotas Žemėje) skaičiavimai parodė, kad drėgnesniais metais organinės medžiagos susidaro daugiau nei jos irimas, todėl deguonies išsiskiria daugiau nei suvartojama. O sausesnėmis sąlygomis, priešingai, skilimas vyksta intensyviau nei sukuriama nauja medžiaga, todėl sunaudojama daugiau deguonies nei išsiskiria. Vidutiniškai per dešimties metų laikotarpį šie procesai subalansuojami.
Laisvas deguonis atmosferoje gali kauptis tik tuo atveju, jei iš ciklo pašalinamas lygiavertis kiekis susidariusios organinės medžiagos. Kitaip tariant, jis tampa neprieinamas grybų, bakterijų ir gyvūnų įtakai.
Akmens anglių, durpių, naftos atsargos – visa ši organinė medžiaga atsidūrė nuosėdose, o jai formuojantis kažkada išsiskyręs deguonis liko atmosferoje. Vietos, kuriose iš ciklo pašalinami dideli organinių medžiagų kiekiai, vis dar egzistuoja. Tai, pavyzdžiui, durpynai, kurių Rusija tokia turtinga.Jei „plaučiais“ turime omenyje organą, aprūpinantį organizmą deguonimi ir šalinantį iš jo anglies dvideginį, tai „planetos plaučiai“ pirmiausia yra pelkės. ??????????

„Maskvoje bus daugiau žalumos“, – KP pažadėjo sostinės Aplinkos apsaugos departamentas. – Yra Maskvos apželdinimo bendrasis planas iki 2020 m. O po 11 metų kiekvienas maskvietis turės 26 kvadratinius metrus žalios erdvės.

Planai įspūdingi. 23% žemės, kurią šiuo metu užima pramoninės zonos ir mažos upės, kurių krantai yra išplauti ir užpilti šiukšlėmis, nori būti apsodinti medžiais. Ten, kur buvo tvoros, planuojama įrengti parkus ir aikštes. Tik... sunku patikėti. Ne kartą mačiau, kaip viešųjų sodų vietoje statomi prekybos kompleksai. Mano akyse jie išniokojo Družbos parką prie stoties. metro stotis "Rechnoy Vokzal" Bet aš niekada nemačiau naujo parko! Kai Maskvoje staiga atsilaisvina svetainė, joje iškart įrengiamas elitinis pastatas, parduotuvė ar biuras. Gal todėl, kad pareigūnas visada gali gauti nemažą atlygį už statybvietę? Ką gausi už aikštę? Gyventojai nečips ir nieko neatneš. Tai reiškia, kad jiems nebus jokios žalos...

Viskas pasaulyje susideda iš cheminių elementų. Jie palaiko gyvybę Žemėje. Deguonis vaidina vieną iš svarbiausių vaidmenų šiuo klausimu. Su juo susijusi daug įdomių faktų, o deguonies ciklas gamtoje yra nuostabus. Norite sužinoti daugiau? Skaitykite toliau.

Taigi, kas įdomaus apie deguonį:

1. Gamina ne tik augalai.

Daugelis žmonių iš mokyklos žino, kad deguonis susidaro augaluose vykstant fotosintezei. Taip, būtent anglies dioksidą paverčia augalija, kuris yra pagrindinis deguonies šaltinis Žemėje. Tačiau jis nėra vienintelis.

Dalis dujų susidaro viršutiniuose atmosferos sluoksniuose veikiant saulės spinduliams. Kaitinant, vandens molekulės skyla į sudedamąsias dalis, sudarydamos vandenilį ir deguonį.

Be to, apie pusę viso laisvo deguonies planetoje gamina fitoplanktonas. Jų suvartojamas anglies dioksidas patenka į atmosferą dėl gyvūnų ir žmonių kvėpavimo, taip pat oksidacijos, tai yra degimo, metu.

Paprasčiausiai deguonies ciklą biosferoje galima apibūdinti taip:

• Veikiamas saulės šilumos, vanduo iš pasaulio vandenynų išgaruoja. Dalis jo, patekusi į viršutinį atmosferos sluoksnį, skyla į H2 ir O2.
• Savo ruožtu deguonį apdoroja gyvi daiktai, kurie išskiria anglies dioksidą. Anglies monoksidas taip pat patenka į atmosferą dėl medžiagos degimo.
• Fotosintezės metu anglies dioksidas vėl paverčiamas deguonimi.

Pastaba: deguonis taip pat išsiskiria iš kalkakmenio, veikiant uolienai.

2. Deguonį naudojo alchemikai.

Šis elementas buvo žinomas dar VIII a. Pirmieji paminėjimai randami kinų alchemiko Mao Hoa rankraščiuose. Žinoma, tada deguonis turėjo visiškai kitą pavadinimą, o apie jo savybes buvo mažai žinoma.

Legendinis menininkas, inžinierius, biologas ir chemikas Leonardo da Vinci tyrinėjo deguonį, tačiau net nesuvokė, kad deguonis yra atskiras elementas.

Tačiau oficialus deguonies atradimas įvyko 1774 m. Atradėjo statusas atiteko Josephui Priestley, kuriam pavyko išskirti deguonį iš gyvsidabrio oksido. Ilgą laiką mokslininkas negalėjo suprasti, kodėl kaitinant medžiagą žvakė, kuri tarnavo kaip šviesos šaltinis, degė daug ryškiau. Vėliau Priestley pavadino šį reiškinį „Second Air“. Tačiau, kaip dažnai nutinka mokslo pasaulyje, čia kilo skandalas.

Vėliau tapo žinoma, kad švedų gamtininkas Carl Scheele 1771 metais sugebėjo išskirti deguonį iš azoto oksido. Duomenis apie eksperimentą jis surašė į savo knygą, kuri, deja, buvo išleista tik po šešerių metų.

3. Deguonis reikalingas visur.

Deguonies naudojimas neapsiriboja paprastu kvėpavimu. Jis plačiai naudojamas kaip oksidatorius metalurgijoje. Be jo būtų neįmanoma pagaminti aukštos kokybės plieno. Dujos taip pat naudojamos acetileno ir vandenilio degikliuose, skirtuose metalui pjauti ir suvirinti.

Deguonis užtikrina šiluminių elektrinių darbą. Niekada nebūtų buvę vidaus degimo variklio, nes deguonies buvimas yra pagrindinė kuro mišinio detonavimo sąlyga.

Astronautai, karo lakūnai ir nardytojai kvėpavimui naudoja balionus, užpildytus deguonimi ir heliu ar kitomis inertinėmis dujomis. Taigi, deguonis prisideda prie vandenynų ir kosmoso tyrinėjimo.

4. Deguonis – grožio ir sveikatos šaltinis.

Deguonis plačiai naudojamas medicinoje ir kosmetikos gamyboje. Su jo pagalba jie gelbsti nuo uždusimo, hipoksijos, astmos priepuolių ir žmonių, sergančių širdies ir kraujagyslių sistemos ligomis.

Didelio deguonies kiekio kokteiliai yra naudingi nėščioms moterims. Deguonies gėrimas skatina normalų vaisiaus vystymąsi. Taip pat tokios kompozicijos gerina žmogaus psichoemocinę būseną ir suteikia žvalumo.

Deguonies dedama į kosmetinius kremus ir kaukes. Šios priemonės gerina odos būklę, jaunina ir suteikia elastingumo.

5. Trys trilijonai tonų deguonies per metus.

Tai apytikslis deguonies kiekis, kurį gamina visa žalia augalija Žemėje. Didžiausios natūralios šių dujų gamyklos yra Amazonės miškai ir Sibiro taiga. Šios vietos vadinamos „planetos plaučiais“.

Pastaba: vienas didelis medis gamina pakankamai deguonies, kad aprūpintų du žmones – maždaug 125 kg dujų per metus.

6. Deguonies koncentracija mažėja.

Nepaisant iš pažiūros įspūdingo gamybos kiekio, deguonies kiekis atmosferoje geriausiu atveju siekia 21%. Didžiuosiuose miestuose ši vertė sumažėja iki 18%. Beje, vos prieš kelis milijonus metų šis skaičius buvo dvigubai didesnis.

Deguonies koncentracijos mažėjimo priežastis – kelių transporto skaičiaus padidėjimas, pramonės išmetamų teršalų kiekis ir nekontroliuojamas miškų kirtimas.

7. Kas atsitiks, jei deguonis dingsta vienai sekundei?

Jei taip atsitiks, pasaulis, kaip mes žinome, nustos egzistavęs. Ne, augalai nenuvys ir gyvūnai neuždus. Viskas bus daug blogiau. Deguonis yra beveik visko ir kiekvieno dalis.

Betoniniai pastatai tuoj sugrius, jūros ir vandenynai išgaruos, gyvos būtybės išdžius ir pavirs dulkėmis. Norėdami papildyti apokaliptinį vaizdą, įsivaizduokite, kad atsivėrė žemės pluta ir dangus tapo juodas kaip naktis.

Deguonies kiekio padidinimas 10 kartų taip pat nieko gero nežada, nors pasekmės nebus tokios dramatiškos. Šis scenarijus rizikuoja masiniu išnykimu dėl hiperventiliacijos. Tačiau greičiausiai gyvenimas neišnyks, o atgims kitokiu pavidalu.

8. Žemėje deguonies daugiau nei ore.

Mažai kas žino, bet pagrindinis deguonies tiekimas nėra sutelktas atmosferoje. Planetoje yra tik 0,36% laisvo deguonies, o apie 99,5% dujų yra uolienose, silikatuose, mantijoje ir žemės plutoje.

9. Milžinų amžius tapo įmanomas dėl deguonies.

Prieš dinozaurų viešpatavimą, prieš 300 milijonų metų, deguonies koncentracija buvo dešimtis kartų didesnė. Mokslininkai mano, kad didžiąja dalimi dėl to milžinai ilgą laiką valdė Žemę.

Tais tolimais laikais planetoje buvo galima rasti 2,5 metro ilgio šimtakojį. Tarp driežų didžiausias buvo driežas. Jo ilgis siekė 26–30 m, o svoris – 60 tonų.

Palyginti neseniai, deguonies dėka, šešių metrų tinginys vaikščiojo aplink planetą. O kaip apie dviejų metrų šerną, kuris valgė daugiausia mėsą?! Kai kurie žinduoliai, pavyzdžiui, Indricotherium, kurių ūgis siekė 8 m ir svėrė 15 tonų, savo dydžiu nenusileido dinozaurus.

Primityviems žmonėms pavyko sumedžioti mamutą, kuris buvo beveik dvigubai didesnis už šiuolaikinį dramblį. Per paskutinį ledynmetį greta Homo sapiens gyveno trijų metrų ketera siekiantys lokiai ir dviejų metrų elniai.

10. Gumbas gerklėje ir akių sausumas.

Esant stipriam stresui, žmogus instinktyviai pradeda kvėpuoti greičiau. Vienu metu įkvėpto deguonies tūris dažnai padidėja. Dėl šios priežasties balso aparatas plečiasi, todėl gerklėje jaučiamas gumbas.

Pastaba: Neretai gumbas gerklėje yra rimtų ligų simptomas, todėl jei šis jausmas laikui bėgant nepraeina, kreipkitės į gydytoją.

Tie, kurie kopė aukštai į kalnus, patyrė sausų akių sindromą. Šis nemalonus pojūtis atsiranda dėl mažo deguonies kiekio dideliame aukštyje. Faktas yra tas, kad ragenoje nėra kraujagyslių, o maistinės medžiagos ir deguonis į ją patenka per ašarų liaukas iš išorės.

Deguonies ciklas yra nuostabus procesas. Sunku įsivaizduoti, kaip viskas mūsų planetoje yra tarpusavyje susiję ir koks trapus šis ryšys. Todėl mes, kaip jaučiančios būtybės, turime prisiimti atsakomybę už pusiausvyros palaikymą gamtoje.