440 likes | 616 Views
Skład suchej atmosfery. Naturalne źródła zanieczyszczenia powietrza. Budowa atmosfery – warstwy wyróżnione wg. kryterium termicznego. ozon - O 3 stratosferyczny. synteza: O 2 + hν ( λ < 240 nm) O + O O + O 2 + M O 3 + M rozkład: O 3 + hν ( λ ≈ 230-320 nm) O 2 + O*
E N D
Budowa atmosfery – warstwy wyróżnione wg. kryterium termicznego
ozon - O3 stratosferyczny synteza: O2 + hν(λ < 240 nm) O + O O + O2 + M O3 + M rozkład: O3 + hν(λ ≈ 230-320 nm) O2 + O* O* + O3 O2 + O2 Promieniowanie o długości fali > 240 nm nie ma dostatecznej energii do dysocjacji O2, przenika więc przez stratosferę do troposfery i osiąga powierzchnię Ziemi
Pionowe profile stężenia ozonu określone na podstawie sąd balonowych nad Spitsbergenem
Kolorem niebieskim oznaczono region znacznego ubytku warstwy ozonowej, który pojawił się w 2000 roku. Takie dziury pojawiają się corocznie nad Biegunem Południowym. Nad Biegunem Północnym pojawiają się jednak tylko po mroźnych zimach. Dziura ozonowa nad Arktyką.
Wpływ promieniowania słonecznego na organizmy żywe • UV-A, 315-400 nm (od bliskiego nadfioletu do zakresu widzialnego, stanowi 7% całkowitego strumienia słonecznego) oddziałując przez krótki czas nie jest szczególnie groźny. • UV-B, 280-315 nm (1,5% całkowitego strumienia promieniowania słonecznego) szkodliwe dla organizmów, szczególnie w przypadku dłuższego czasu ekspozycji. • UV-C, < 280 nm (0,5% całkowitego strumienia promieniowania słonecznego) szybko niszczy każdą żywą materię
Jak wiele innych rodników X , chlor (Cl ) jest utleniany przez ozon w stratosferze i tworzy XO (ClO ) • X + O3 -> XO + O2 O3 + światło słoneczne -> O + O2 O + XO -> X + O2
Katalizatory rozkładu ozonu w stratosferze Najważniejsze katalizatory są rodnikami: rodniki hydroksylowe – HOX: •H, •OH, HOO• tlenki azotu – NOX: •NO, •NO2 chlorowęglowodory – ClOX: •Cl, CLO• W tworzeniu rodników uczestniczą: metan– źródło atomu wodoru N2O – przekształca się w NO
ozon troposferyczny warunki potrzebne do powstania: • źródło prekursorów, węglowodory (VOC, ang. volatile organic compounds) i NOX, głównie pochodzenie antropogenne • nieruchoma atmosfera sprawiająca że reagenty pozostają na miejscu • wysoka temperatura zwiększająca szybkość reakcji termicznych • intensywne promieniowanie słoneczne inicjujące reakcje chemiczne
Powstawanie ozonu w troposferze NO2 + hν NO + O (hv – kwant promieniowania ultrafioletowego) O + O2 O3 + M (M – cząstka przyjmująca nadmiar energii) O3 + NO NO2 + O2 NOx + VOL + CO + CH4 + hν O3 + PAN + HCOH + X (X: aldehydy, ketony, organiczne azotany, azotyny) VOL - volatile organic compounds (lotne związki organiczne)
Fotoliza ClFC (chlorofluorowęglowodory) Właściwości CFC: • mała lepkość • małe napięcie powierzchniowe • niska temperatura wrzenia • bierność chemiczna i biologiczna CFC-11 (11 + 90 = 101, 1 atom C, 0 atomów H, 1 atom F, wynikowo 3 atomy Cl – CFCl3) CFCl3 + hv (λ < 290 nm) •CFCl2 + •Cl •Cl + O3 ClO• + O2 ClO• + O •Cl + O2
Właściwości najczęściej znajdujących się w użyciu CFC (chlorofluorowęglowodory)
Protokół Montrealski Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer– 1987 • 1974 pierwsza hipoteza o wpływie CFC na ozon • 1985 Konwencja Wiedeńska • 1992 (WMO) znaczne pocienienie warstwy ozonowej • od 1998 spadek stężenia stratosferycznego chloru (suma CFC i HCFC) • 2050 zostanie osiagnięta wartość pierwotnego tła (HCFC – hydrochlorofluorocarbons)
Typowe stężenia związków chemicznych występujących w smogu fotochemicznym VOC - volatile organic compounds PAN – bezwodnik azotowo-nadoctowy = azotan acetyloperoksylu =azotan nadtlenku acetylu
Związki chemiczne pojawiające się w trakcie powstawania smogu fotochemicznego (badania laboratoryjne)
Związki chemiczne pojawiające się w trakcie powstawania smogu fotochemicznego (Toronto - Kanada)
Badania modelowe tytoniu jako wskaźnika ozonu • Zalety: • specyficznareakcja; • wysoka wrażliwość; • objawy uszkodzenia są funkcja czasu ekspozycjikolejne uszkodzenia mogą być rozróżnione w czasie trwania pomiaru • różnicowanie objawów dzięki odmianom o różnej wrażliwości, a także dzięki EDU (etylenodiurea) substancji tłumiącej występowanie objawów uszkodzeń
Symptomy uszkodzeń przez ozon organów asymilacyjnych roślin są charakterystyczne i niepodobne do wywoływanych przez inne gazy. Typowym symptomem działania na komórki mezofilu jest destrukcja komórek miękiszu palisadowego, co objawia się w postaci nekroz, przeważnie punktowych, na zewnętrznej powierzchni liści. U roślin liściastych klasycznymi symptomami są nekrotyczne punkty plamki, tworzące charakterystyczne "nakrapianie".
Na skutek działania stosunkowo dużych dawek ozonu, cała górna powierzchnia liścia może przybrać wybieloną postać. W innych przypadkach komórki palisadowe mogą akumulować ciemny, barwny alkaloid z wytworzeniem czarnych plamek. Rozszerzenie się nekroz do komórek miękiszu gąbczastego prowadzi do wytworzenia głębokich zapadniętych nekroz.
Metan - CH4 źródła emisji: • rozkład martwej materii organicznej w warunkach beztlenowych • eksploatacja złóż paliw kopalnych, ich transportu i niepełnego spalania • układy trawienne zwierząt przeżuwających (krowy, kozy, owce, antylopy) oraz termitów • wysypiska odpadów czas przebywania w atmosferze ~ 12 lat
podstawowy gaz cieplarniany; • udział w niszczeniu warstwy ozonowej (źródło atomu wodoru);