34682

Хімічні процеси в стратосфері

Лекция

Экология и защита окружающей среды

У стратосфері на висотах менше 50 км відбувається утворення озону за реакцією O2 O → O3 Нестабільна молекула озону в збудженому стані O3 перетворюється в стабільну молекулу озону в результаті реакції з так званою третьою часткою в якості якої виступають молекули кисню і азоту що містяться в повітрі в найбільшій кількості: O3 M → O3 M 107 кДж Швидкість утворення озону пропорційна добутку концентрацій що беруть участь у реакціях частинок. Таким чином існує максимум швидкості утворення озону який припадає на...

Украинкский

2013-09-08

99.5 KB

4 чел.

Хімічні процеси в стратосфері

Більша частина короткохвильового сонячного випромінювання поглинається  на висоті близько 90 км, однак досить інтенсивним залишається випромінювання, здатне викликати дисоціацію молекулярного кисню. 

У стратосфері, на висотах менше 50 км, відбувається утворення озону за реакцією 

O2 + O  → O3 *

Нестабільна молекула озону в збудженому стані (O3 *) перетворюється в стабільну молекулу озону в результаті реакції з так званою третьою часткою, в якості якої виступають молекули кисню і азоту, що містяться в повітрі в найбільшій кількості:

O3 * + M → O3 + M * + 107 кДж

Швидкість утворення озону пропорційна добутку концентрацій, що беруть участь у реакціях частинок. Тому її величина залежить від висоти, оскільки концентрація «третіх часток» збільшується з зменшенням висоти, а інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, що викликає фотодисоціацію молекулярного кисню, навпаки, зменшується. Таким чином, існує максимум швидкості утворення озону, який припадає на інтервал висот 15 - 35 км.

Поряд з процесом утворення озону в атмосфері відбувається його витрачання в реакції взаємодії з атомарним киснем:

O3 + O → 2O2 + 391кДж

і в результаті фотохімічного розкладання:

O3 + hν → O2 + O (λ = 310 нм)

Остання реакція вносить в стік озону з атмосфери найбільший вклад. Дана реакція протікає не тільки в стратосфері, а й у верхніх шарах тропосфери, в тому числі і тоді, коли утворення озону в результаті фотохімічної реакції вже не відбувається.

У результаті всіх реакцій за участю озону в стратосфері встановлюється деяка його стаціонарна концентрація, яка визначається співвідношенням швидкостей утворення і витрачання озону.

Реакції

O2 + O (3P) + M → O3 + M *

O3 + hν → O2 + O (3P)

називають нульовим циклом озону.

Значний внесок в процес руйнування озону вносять також ланцюгові процеси, що протікають за участю гідроксильних радикалів (водневий цикл), оксидів азоту (азотний цикл), сполук хлору і брому (хлорний і бромистий цикли).

Водневий цикл - реакції розкладу озону за участю гідроксильних радикалів, які утворюються при фотохімічному розкладанні молекул води під дією випромінювання з довжиною хвилі менше 240 нм:

H2O + hν → OH + H,

а також при взаємодії молекул води й метану із збудженим  атомом кисню:

O (1D) + H2O → 2OH

O (1D) + CH4 → CH3 + OH

Реакції водневого циклу:

OH + O3 → HO2 + O2

HO2 + O → OH + O2

O3 + O → 2O2

Реакції азотного циклу відбуваються за участю оксиду азоту (II):

NO + O3 → NO2 + O2

O + NO2 → NO + O2

O3 + O → 2O2

Оксид NO в стратосфері утворюється з оксиду азоту (I) за реакціями

N2O + N2 + O (λ = 230 нм) N2O + O → 2NO.


В реакціях хлорного циклу

Cl + O3 → ClO + O2

O + ClO → Cl + O2

O3 + O → 2O2

і бромного циклу

Br + O3 → BrO + O2 

BrO + BrO → 2Br + O2

O3 + O → 2O2 

беруть участь атоми хлору і брому, що утворюються в стратосфері при фотодисоціації молекул галогенів і галогеномістких органічних сполук.

В результаті протікання реакцій водневого, азотного, хлорного і бромного циклів стаціонарна концентрація озону в стратосфері може значно знизитися. У зв'язку з цим істотний вплив на озоновий шар має надходження з тропосфери різних речовин природного та антропогенного походження. Так, тільки в результаті вулканічних вивержень в стратосферу щорічно надходить від 10 до 100 тис. т хлору.

З біологічних джерел надходить оксид азоту (I), що має великий час перебування в тропосфері і швидко розкладається в стратосфері з утворенням NO.

У стратосфері зафіксовано цілий ряд галогенпохідних вуглеводнів антропогенного характеру: чотирихлористий вуглець CCl4, метилхлороформ CH3CCl3,  хлористий метил CH3 Cl, хлорфторуглеводні (фреони).

Загальна маса озону в атмосфері становить 3,3∙109 т.

Основна кількість озону, присутнього в атмосфері, зосереджена саме в стратосфері. У приземному шарі середній вміст озону складає близько 10-5%. Розподіл озону в атмосфері з висотою показано на рис. 5.

Рис. 5. Зміна вмісту озону в атмосферному повітрі в залежності від висоти над поверхнею Землі

Загальний вміст озону в атмосфері над конкретною територією змінюється в достатньо широких межах. Крім фотохімічних процесів значний внесок у зміну вмісту озону і його концентрації на різних висотах вносять процеси циркуляції повітряних мас. В даний час виявлені загальні закономірності, пов'язані з порами  року і географічною широтою місцевості.

Сумарний вміст озону в атмосфері над тією чи іншою територією зазвичай наводиться в одиницях Добсона (о.Д.) За одну одиницю Добсона приймається кількість озону в стовпі атмосферного повітря (приведеного до нормальних умов) одиничної площі перерізу,  відповідне висоті шару озону в даному стовпі повітря, що дорівнює 10-5 м, або  0,01 мм).

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84504. ЕРИТРОН 44.13 KB
  Механізми регуляції Виконавчі органи Гуморальні Еритроцити що циркулюють в крові Нервові Депоновані еритроцити Забезпечення оптимальної кількості еритроцитів в ОЦК як засобу транспорту Органи кровотворення червоний кістковий мозкта руйнування макрофагальна система Механізми регуляції кількості еритроцитів в крові: 1. Нервові механізми регуляції забезпечують швидку зміну кількості еритроцитів в одиниці обєму крові за рахунок їх перерозподілу між депо та активною циркуляцією. Головним механізмом є активація симпатичного відділу...
84505. Види гемоглобіну та його сполук, їх фізіологічна роль 45.61 KB
  Особливості будови глобіну впливають на спорідненість Hb до кисню. HbF має більшу спорідненість до кисню ніж Hb кров плоду звязує кисень сильніше ніж кров матері в плаценті кров плода відбирає кисень у крові матері і перетягує його собі. Сполуки гемоглобіну: ВідновленийHb не містить кисню; 2. В залежності від умов рівновага зміщується або в бік утворення оксигемоглобіну в крові легень яка має високу напругу кисню або в бік дисоціації оксигемоглобіну в крові тканин де напруга кисню низька.
84506. Лейкоцити, їх функції. Регуляція лейкопоезу. Фізіологічні лейкоцитози 51.34 KB
  При оцінці змін кількості лейкоцитів в клініці вирішального значення має показник зміни співвідношень між окремими групами та формами лейкоцитів в меншій мірі їх кількості. Відсоткове співвідношення окремих форм лейкоцитів називають лейкоцитарною формулою або лейкограмою.
84507. Тромбоцити, їх фізіологічна роль 38.42 KB
  Тромбоцити або кровяні пластинки безколірні двояковпуклі утворення які за своїми розмірами в 2 8р. В крові тромбоцити перебувають в неактивному стані. Активовані тромбоцити виділяють ряд речовин які необхідні для гемостазу тромбоцитарні фактори згортання тромбоцитарний тромбопластин антигепариновий фактор фібриноген тромбостенін судиннозвужуючий фактор фактор аґреґації. Окрім участі в гемостазі тромбоцити здійснюють транспорт креаторних речовин що є важливим для збереження структури судинної стінки.
84508. Судинно-тромбоцитарний гемостаз, його фізіологічне значення 44.97 KB
  Гемостаз емостаз сукупність механізмів які забезпечують зупинку кровотоку з судин при їх пошкодженні. Судиннотромбоцитарний Коагуляційний Судиннотромбоцитарний гемостаз СТГз сукупність судинних та клітинних тромбоцитарних реакцій які забезпечують закриття пошкоджень в стінці судин тромбоцитарним тромбом і зупинку кровотечі із судин мікроциркуляторного русла прекапіляри капіляри посткапіляри тобто судин з низькою лінійною швидкістю кровотоку та низьким тиском. Рефлекторний спазм судин у відповідь на подразнення їх стінок...
84509. Коагуляційний гемостаз, його фізіологічне значення 62.99 KB
  В результаті таких змін утворюється фібриновий згусток тромб що закриває отвір пошкодження у судині.Перетворення фібриногену у фібрин; Взаємний звязок цих фаз полягає в тому що продукт попередньої реакції ініціює наступну автокаталітичний процес. Утворення фібрину складний процес. Спочатку утворюється фібринмономер потім він полімеризується утворюється фібринполімер.
84510. Коагулянти, антикоагулянти, фактори фібринолізу, їх фізіологічне значення 43.06 KB
  Збереження рідкого стану крові одного з найбільш важливих параметрів гомеостазу головна функція системи регуляції аґреґатного стану крові та колоїдів. Прискорення згортання крові називають гіперкоагулемією а сповільнення гіпокоагулемією. Рідкий стан крові забезпечується такими механізмами. Стінки судин та форменні елементи крові мають негативний заряд що відштовхує клітини крові від судин.
84511. Фізіологічна характеристика системи АВО крові. Умови сумісності крові донора і реципієнта. Проби, перед переливанням крові 50.77 KB
  Групову належність необхідно враховувати при переливанні крові. Кров донора (людина, у якої беруть кров для переливання) та реципієнта (людина, якій переливають кров) мають бути сумісними. Це означає, що плазма крові реципієнта не повинна містити аглютинінів до аглютиногенів еритроцита донора.
84512. Фізіологічна характеристика резус-системи крові Значення резус-належності при переливанні крові та при вагітності 45.14 KB
  Резус система як і система АВ0 є основною груповою системою крові. Резус система влаштована відносно простіше ніж система АВ0. Найбільш важливим сильним та поширеним аглютиногеном системи резус є Д Rh.