Atmosphärenchemie und Spurengase
Die chemischen Reaktionen und Kreisläufe geringfügiger atmosphärischer Bestandteile, die die Luftqualität, die Oxidationskapazität und klimawirksame Gase steuern.
Definition
Atmosphärenchemie und Spurengase ist die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre und der Reaktionen, die ihre geringfügigen gasförmigen Bestandteile erzeugen, umwandeln und entfernen.
Scope
Dieser Bereich umfasst die Photochemie der Troposphäre, die Oxidationskapazität durch das Hydroxylradikal, die Bildung von Ozon und photochemischem Smog, die Quellen, Senken und Kreisläufe von Spurengasen wie Methan, Kohlenmonoxid, Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen sowie die chemische Kinetik und Photolyseprozesse, die die atmosphärische Zusammensetzung bestimmen.
Sub-topics
Core questions
- Was verleiht der Atmosphäre ihre Fähigkeit, sich selbst zu oxidieren und von Schadstoffen zu reinigen?
- Wie wird Ozon in der unteren Atmosphäre produziert und abgebaut?
- Was steuert die Konzentrationen und Lebensdauern klimawirksamer Spurengase?
Key theories
- Oxidationskapazität des Hydroxylradikals
- Das photochemisch erzeugte Hydroxylradikal initiiert die Oxidation der meisten Spurengase und fungiert als wichtigstes Reinigungsmittel der Atmosphäre.
- Photochemische Ozonproduktion
- In Anwesenheit von Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen treibt Sonnenlicht einen katalytischen Zyklus an, der bodennahes Ozon, den Kern des photochemischen Smogs, erzeugt.
Mechanisms
Sonnenlicht photolysiert Ozon und andere Spezies, um das hochreaktive Hydroxylradikal zu erzeugen, das Methan, Kohlenmonoxid, flüchtige organische Verbindungen und andere Spurengase angreift und deren atmosphärische Lebensdauer bestimmt. In verschmutzter Luft treibt die Oxidation dieser Verbindungen in Anwesenheit von Stickoxiden katalytische Zyklen an, die Ozon und sekundäre Schadstoffe erzeugen. Die Konzentrationen von Spurengasen spiegeln ein Gleichgewicht zwischen Emission, chemischer Umwandlung, Transport und Deposition wider.
Clinical relevance
Die Atmosphärenchemie untermauert das Luftqualitätsmanagement, die Vorhersage von Ozon- und Partikelverschmutzungsepisoden sowie die Bewertung der Bilanzen von Treibhausgasen wie Methan.
History
Die moderne Atmosphärenchemie entstand aus Haagen-Smits Identifizierung des photochemischen Smogs in Los Angeles in den 1950er Jahren und reifte mit der Anerkennung der zentralen oxidierenden Rolle des Hydroxylradikals in den 1970er Jahren, deren Synthesen in den Standardwerken von Seinfeld und Pandis sowie von Finlayson-Pitts und Pitts erscheinen.
Key figures
- John Seinfeld
- Spyros Pandis
- Barbara Finlayson-Pitts
Related topics
Seminal works
- seinfeldPandis2016
- finlaysonPitts2000
Frequently asked questions
- Was ist die Oxidationskapazität der Atmosphäre?
- Es ist die Fähigkeit der Atmosphäre, Spurengase chemisch zu entfernen, hauptsächlich gesteuert durch die Häufigkeit des Hydroxylradikals, das die Oxidation der meisten Schadstoffe initiiert.