1 / 67

Atmosferdeki Belli Başlı Türler ve Döngüler

Atmosferdeki Belli Başlı Türler ve Döngüler. Nitrojenin çoğu atmosferde C’nin çoğu kayalarda, sedimentlerden, okyanusta bikarbonat olarak. S’nin çoğu sülfat olarak okyanuslarda ve sedimentlerde. Hidrolojik Döngü. Rüzgar. Yağış. %25. Buharlaşma. %75. Terleme. Buharlaşma.

lilka
Download Presentation

Atmosferdeki Belli Başlı Türler ve Döngüler

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Atmosferdeki Belli Başlı Türler ve Döngüler

  2. Nitrojenin çoğu atmosferde • C’nin çoğu kayalarda, sedimentlerden, okyanusta bikarbonat olarak. • S’nin çoğu sülfat olarak okyanuslarda ve sedimentlerde.

  3. Hidrolojik Döngü Rüzgar Yağış %25 Buharlaşma %75 Terleme Buharlaşma

  4. Hidrolojik Döngü Stratosferde küçük miktarda metan oksidasyonu ve gene çok küçük miktarda troposferde oluşan tepkimeler dışında atmosferdeki suyun kaynağı yeryüzündeki yüzey sularıdır. Yaklaşık her yıl 1 m su yüzeyden buharlaşıp yağış olarak geri yağar. Su buharının ortalama yaşam süresi: 10 gün Su ve buz parçacıklarının ömrü ise saatler mertebesinde Su atmosfer kimyasında OH kaynağı olarak önemli bir rol üstlenir. O3 + hv  O2 + O’(D) H2O + O’(D) 2OH. Sulu faz tepkimelerdeki rolüyle de önemlidir.

  5. O2 Döngüsü • Oksijenin üretimi ve kaybı arasındaki denge biyolojik ve jeolojik süreçlerle kontrol edilmektedir. • Bu süreçler karbonlu bileşiklerin okyanus ve litosfer içindeki döngüsünü içermektedir.

  6. Oksijen Bütçesi Atmosfer 1.100.000 Gt-O 0.13 Gt O/yıl Fosilleşmiş Karbonun Aşınması İçin Kullanılma 0.13 Gt O/yıl Organik Karbonun Gömülmesinden Gelen emisyon 190Gt-O/yıl solunum fotosentez 190Gt-O/yıl 7500 Gt-O Biyosfer 2800 Gt-C 0.05 Gt-C/yıl Fosilleşmiş Karbon Çıkarılması 0.06 Gt-C/yıl Organik Karbonun Gömülmesi Litosfer (Gömülü organik karbon) 10.000.000 Gt-C

  7. Oksijen Bütçesi • Biyosfer kısa dönem oksijen bütçesini anlamak açısından çok önemlidir. • Oksijenin üretimi ve tüketimi hemen hemen dengede olduğundan orman alanlarının yok edilmesi veya artan yakıt kullanımından dolayı oksijenin yakın gelecekte tükenmesi gibi bir sorun yoktur. • Eğer fotosentez bugün dursa, solunum, aşınma ve yakma yüzünden atmosferdeki oksijenin bitmesi yaklaşık 5000 yıl alır.

  8. Sülfürlü Bileşikler • Atmosferde yaklaşık 1ppm, yeryüzü yüzeyinde 500 ppm olmalarına karşın iklim ve sağlık açısından etkileri büyüktür. Sülfür, A.LAvoisier tarafından element olarak ilk kez 1777’de tanındı.

  9. Atmosferdeki Belli Başlı Sülfür Bileşikleri

  10. Atmosferdeki Belli Başlı Sülfür Bileşikleri Kimyasal Tepkisellik Oksidasyon sayısı arttıkça azalır. İndirgenmiş sülfür bileşikleri hızla yükseltgenirler. Sudaki çözünürlükse oksidasyon sayısı ile artar. İndirgenmiş S bileşikleri genellikle gaz halindedir. S+6’ya çevrildikten sonra atmosferde kalma süresi yaş ve kuru birikmeye bağlıdır.

  11. İnsan Kökenli Sülfürlü Bileşikler Kolon Yükleri

  12. Biyolojik Kökenli (DMS + H2S ) Kolon Yükleri

  13. Sülfürlü Bileşikler

  14. Belli Başlı S Bileşiklerinin Bulundukları Alanlar

  15. H2S • Biyolojik karasal kaynaklar (bataklıklar) • Büyük çoğunluğu biyolojik kökenli • Başlıca alıcı havuz fotokimyasal oksidasyon • İnsan Kökenli Kaynakları: Petrol ve doğal gaz çıkarımı, kağıt, rayon ve tekstil sanayi, ve katı atık depolama sahaları

  16. DMS • Okyanus kaynaklı, biyolojik kökenli • Benthic ve planktonik deniz organizmaları tarafından üretilir • Başlıca alıcı havuz NO3 ve OH ile tepkime • Atmosferdeki metan sulfonik asitin (MSA) başlıca kaynağı • Deniz bölgelerinde SO2’nin de kaynağıdır.

  17. CS2 • Biyolojik kaynaklı • OH ile tepkimeye girerek OCS üretir

  18. OCS • CS2’nin oksidasyonu, okyanuslardaki biyolojik aktivite ve biyokütle yakımından kaynaklanır • Küresel olarak homojen dağılmış • Volkanlar aktif olmadığı dönemlerde stratosferdeki SO2 kaynağı

  19. SO2 • İnsan kökenli kirleticilerin en büyüğü • Başlıca kaynak Fosil yakıtlarının kullanımı, rafineriler, volkanlar • Düşük uçuculuğa sahip olduğundan sülfat bileşikleri bulut yoğunlaşma çekirdeği olup yağış ve bulut oluşumunu etkiler • S döngüsü ile su döngüsü arasında güçlü bir bağ vardır.

  20. Özet OCS hv,O OH SO2 SO4 Tropopoz H2O2 S(+4)S(+6) O3 OCS OH S(-2) S(+4) S(+6) SO2 CS2 SO4 DMS OH,NO3 OH H2S Diğer S(+4) Diğer S(+6) Yüzey Berresheim ve ark. 1995)

  21. Azot(Nitrojen) Azot, Daniel Rutherford tarafındanelement olarak ilk kez 1772’de keşfedildi. Havadan oksijen ve karbondioksidi çıkarıp, geriye kalan gazın yanmayı ve canlı organizmaların solunumunu desteklemediğini gördü.

  22. Azotlu Bileşikler

  23. Azotlu Bileşikler (Devam)

  24. Azotlu Bileşikler

  25. HNO3 NO NO2 N2O O’(D) O3 OH hv N2 hv Stratosfer HNO3 Şimşek Yanma NO O3 NO2 OH N2O N2 hv H2O OH NO3- Denitrifikasyon NH3 NH4+ H2O Sabitleme Yüzey Berresheim ve ark. 1995)

  26. HNO3 NO NO2 N2O O’(D) O3 OH hv N2 hv Stratosfer Sabitleme HNO3 Şimşek Yanma NO O3 NO2 OH N2O N2 hv Denitrifikasyon OH NO3- NO3-NO2-NON2ON2 NH3 NH4+ H2O Sabitleme N2’nin herhangi bir diğer nitrojenli bileşik haline dönüşümü NO NH3 N2  Yüzey Berresheim ve ark. 1995)

  27. %40 insan kökenli, • Ekili Topraklar • Biyokütle yakımı • Endüstriyel Kaynaklar • Hayvan çiftlikleri • Alıcı havuzları stratosfere taşınım ve toprak • Ortalama yaşam süresi: 120-/+30 yıl • Sera gazı, ısıtma potansiyeli CO2’nun 300 katı • %60 doğal • Okyanuslar • Ormanlar • Otlak ve meralar

  28. Troposferde atıl (tepkimeye girmez) fakat stratosferde ozon kaybına neden olur. N2O + hvN2 + O (ozon üretimi) N2O + O’(D) 2NO (ozon kaybı) O3 + NONO2 + O2 NO2 + O  NO+O2 2O3 2O2

  29. Fotokimyasal dumanlısis,asit yağmuru, yer altı suyundaki nitrat kirlenmesi gibi birçok soruna neden olurlar • 1970’lerde 18.1Tg/yıl, 1986’da 24.3 Tg/yıl • Uçaklardan kaynaklanan NOx toplamın %1’i. Ancak 8-12 km’deki NOx’un başlıca kaynağı (Ozon kaybı) • ABD için %40 ulaşımdan,%30 elektrik santrallerinden,%20 diğer endüstrilerden

  30. Troposferde ozon oluşumuna etkisi NO + O3NO2 + O2 NO + HO2.NO2 + OH. NO2 + hvNO+ O’(P) +O2O3 Kirli atmosferde (Yüksek miktarda NOx ve HC)

  31. Hayvan yetiştirmeciliği • Gübre • Biyokütle yakımı • Yaşam süresi yaklaşık 20 gün • Kuru ve yaş birikim başlıca çıkarılma mekanizmaları

  32. Kuvvetli asit, asit yağmurlarındaki birincil bileşen • Nitrojenli bileşiklerin HO2,RO2 OH gibi serbest köklerle tepkimesinden oluşuyor • Düşük buhar basıncına sahip olduğundan gaz,asıltı parçacık ve bulut damlacığı arasında paylaşımı var. • NOx HNO3 halinde kuru ve yaş birikimle atmosferden atılır. • Amonyak ile tepkimeyle HNO3 nötralize olur NH3(g) +HNO3(g)NH4NO3(s) NO2 + OH.+MHNO3 + M

  33. (Diğer N Bileşikler) • HONO,NO3.,N2O5,PAN • NOx Gece rezervuarları: gündüz güneş ışınlarıyla fotolize olurlar. OH. + NO +MHNO2+M NO2 + O3NO3 + O2 NO2 + NO3 + MN2O5+M CH3COO2.+NO2CH3COO2NO2 (PAN) PAN ısıl olarak ayrışır ve hız sabiti sıcaklığa duyarlıdır.

  34. (Diğer N Bileşikleri) • PAN, troposferin üst kesimlerindeki sıcaklık göz önüne alındığında aylarca bu kısımda kalabilir ve böylece NOx’i uzak bölgelere taşır • NOx +HONO,NO3,N2O5,PAN,HNO3,HNO4,RONO2(alkil nitratlar) ve peroksi alkil nitratlar • Kent alanlarından uzaklaşıp daha ücra yerlere gittikçe NOx/NOy oranı azalır. • Ücra yerlerde Serbest troposferde PAN/NOy oranı yüksektir. NOy

  35. Küresel Nitrojen Döngüsü Küresel azot döngüsünün en ilginç yanı, döngünün dengeden çok uzak olması. Örneğin Günümüz atmosferiyle dengede olsaydı okyanusların çok büyük nitrat konsantrasyonuna sahip olmaları gerekirdi. Bu denge halinden uzakta olma biyolojik süreçlere bağlanır. Lovelock(1979) bir gezegen sisteminde hayat olup olmadığını böyle bir dengenin olup olmadığına bakarak anlaşılabileceğini savunmuştu.

  36. Karbonlu Bileşikler

  37. Karbonlu Bileşikler Karbon Döngüsü Tepkin Tepkisiz CH4 CO NMHCs CO2

  38. CO2

  39. CO2 Günlük ve mevsime bağlı olarak değişme. Fotosentez ve solunum/çürüme oranlarına göre farklılık gösterir

  40. CO2 1800ler: 280 ppm 2000: 370 ppm ≈1.5 ppm/yıl

  41. Endüstriden Kaynaklanan CO2 Emisyonları

  42. Ülek Bazında CO2 Emisyonları

  43. CO2 Bütçesi Belirsizlik az Kayıp havuz

  44. CO2 Alıcı Havuzlar • Fotosentez • Kimyasal aşınma • CaCO3(s) + CO2(g) + H2OCa2+(aq) + 2HCO3-(aq) (ancak okyanusta pH yüksek olduğu için ters tepkime yer alabilir, CO2 atmosfere) • CO2’in deniz suyunda çözünmesi

  45. Tepkin Karbonlu Bileşikler Crutzen,1983

  46. CO

  47. CO • En büyük kaynak CH4 oksidasyonu • Troposferde 40-200 ppb arasında değişir. • Kaynaklardaki belirsizlik oldukça yüksek • Üçte ikisi insan kökenli • %90’u OH ile tepkimeyle atmosferden çıkar • Metan gibi CO de atmosferin oksidasyon kapasitesini etkiler. CO + OH.  CO2 + HO2.

  48. + Toplam: 30% (~110-210 TgCH4/yıl) CH4Doğal Kaynaklar • Sulak alanlar • Okyanuslar • Hidratlar • Termit (beyaz karınca)

  49. + Toplam : 70% (375 Tg/yıl) İnsan Kökenli Kaynaklar • Geviş getiren hayvanlar (65-100) • Atık depolama(20-70) • Biyokütle yakımı (20-80) • Prinç tarlaları(20-100) • Enerji (70-120) • Hayvan atıkları (20-30)

  50. CH4Alıcı Havuzları • OH ile tepkime (360-530) (~90%) CH4 + OH.CH3O2. (metilperoksil kökü)CO + diğer ürünler • Stratosfere taşınma(32-48) (~5%) (stratosferdeki H2O’nun en önemli kaynağı) • Toprak oksidasyonu(15-45)(~5%) + Toplam : ~515 TgCH4/yıl

More Related