Хімія нижніх шарів атмосфери

ТРОПОСФЕРА.

Основні компоненти атмосфери в умовах тропосфери досить стабільні. Основна роль в хімічних перетвореннях на висотах нижче за тропопаузу належить атмосферним домішкам, незважаючи на низькі значення їх концентрацій. Тропосфера є нерівноважною хімічно активною системою: результати кількісного визначення мікродомішок в тропосфері показують, що їх концентрації значно перевершують розрахункові рівноважні значення.

Більшість газоподібних атмосферних домішок, що виділяються в атмосферу з поверхні Землі з природних джерел, знаходяться у відновленій формі (H2S, CH4, NH3) або у вигляді оксидів в нижчих мірах окислення (N2O, NO). У тропосфері, що грає роль глобального окислювального резервуару, ці домішки хімічно перетворяться в з'єднання елементів у високій мірі окислення. Процеси окислення домішок в тропосфері можуть протікати по трьох основних напрямах:

- безпосередньо в газовій фазі;

- в розчині після абсорбції частками води;

- на поверхні твердих аерозольних часток (після абсорбції на них газоподібних домішок).

Провідну роль в процесах окислення, особливо в процесах, проте-кающих в газовій фазі, грають вільні радикали - частки, що мають неспарений електрон на зовнішній електронній оболонці, є сильними окисниками. Ключова роль в хімічних перетвореннях різних атмосфер-ных домішок належить гідроксильному радикалові ∙ОН.

ЦИКЛ ПЕРЕКИСНОГО РАДИКАЛА

Після поглинання жорсткого ультрафіолетового випромінювання потоки сонячного світла (ближній ультрафіолет, видиме і інфрачервоне світло) активує процеси в тропосфері - тій області атмосфери, в якій ми існуємо. Ключові процеси тут пов'язані з циклом ∙ОН (перекисним радикалом) (мал. 9).

Рис. Цикл перекисного радикалу в атмосфері

Він з'являється в результаті наступних реакцій:

Роль перекисного радикала пов'язана з його високою окисною активністю.

ТРОПОСФЕРА. ЦИКЛ ГІДРОПЕРЕКИСНОГО РАДИКАЛУ.

Ще одним продуктом реакцій за участю перекисного радикала є гідроперекисний радикал НО2. Цикл його наведено на рис. 10.

Цикл гідроперикисного радикалу

Він утворюється в результаті наступних реакцій:

а также реакции

Сам гідроперекисний радикал здатний утворити OH∙, наприклад, в результаті наступної реакції:

Він же утворює пероксид водню - джерело перекисного радикала:

Крім того, цей радикал активно бере участь в утворенні так званого фотохімічного смогу.

5. Роль ВОДи В АТМОСФЕРі

Вода зосереджена в тропосфері. Її зміст знижується з висотою. Роль води в атмосфері різноманітна:

вона бере участь в міграції речовин, підтримує тепловий баланс Землі, сприяє трансформації хімічних сполук. Перенесення багатьох речовин, головним чином водорозчинних, здійснюється разом з хмарами (це аерозолі, тобто дисперсії рідкої води в повітрі), а їх осадження - з опадами.

Температура планети, її зміна, в основному її приповерхневого повітряного шару - тропосфери, багато в чому визначаються фазовим станом води і її теплоємністю. Значна величина останнього показника сприяє тому, що вода грає роль теплового демпфера, тобто не дозволяє температурі різко змінюватися при переході, наприклад, від дня до ночі, від зими до літа.

Багато перетворень хімічних сполук в повітрі пов'язано з водою. Крапля води (у хмарі, тумані, смогу) грає роль своєрідного мікрореактора. Її рН коливається від 2 до 6, а іонна сила знаходиться в діапазоні 0,001-0,01 моль/л. У такій краплі містяться як похідні самої води, наприклад основні іони Н+ і ОН- і так звані активні форми кисню (АФК): ОН, НО₂, Н₂О₂, О₃, так і інші речовини, наприклад катіони металів: залоза (Fe2+, 3+), марганцю (Mn2+) та ін. і аніони кислотних залишків, наприклад: NO3 -, SO42 -, CO32-.

У краплі води йде окислення багатьох, головним чином водорозчинних, речовин. Наприклад, тут протікає наступна окислительновосстановительная реакція, каталізатором якої є катіони марганцю або заліза:

Окрім окислювально-відновних, в краплях води йдуть реакції сполучення з утворенням кислот, наприклад:

відмітимо, що остання реакція відноситься і до окислювально-відновних. Як вже відзначалося, присутність води в атмосфері сприяє руйнуванню озону, наприклад, окрім приведених вище, в результаті наступних реакцій:

и дальше:

На закінчення важливо відмітити, що постійність вмісту води в атмосфері підтримується виключно гідросферою і роль людини тут поки що незначна.

ДОДАТКИ

Поиск по сайту: