شیمی محیط زیست اتمسفر
شیمی محیط زیست اتمسفر به مطالعه ترکیب شیمیایی جو زمین و واکنشهایی میپردازد که گازهای کمیاب، آئروسلها و آلایندهها را در تروپوسفر و استراتوسفر دگرگون میکنند.
Definition
شاخهای از شیمی محیط زیست که به منابع، واکنشها، انتقال و مخازن گونههای شیمیایی در جو، به ویژه گازهای کمیاب و آئروسلهای دارای اهمیت زیستمحیطی، میپردازد.
Scope
این حوزه شامل شیمی فاز گازی، آبی و ناهمگن است که سرنوشت گونههای طبیعی و انسانزاد را در هوا تعیین میکند. این شامل چرخههای اکسیدان که توسط رادیکال هیدروکسیل هدایت میشوند، فتوشیمی که ازن را در لایههای مختلف جوی ایجاد و تخریب میکند، اسیدی شدن بارشها و تشکیل مه دود شهری میشود. تأکید بیشتر بر جنبههای زیستمحیطی است تا صرفاً فیزیکی: اینکه چگونه انتشارها به آلایندههای ثانویه تبدیل میشوند، چگونه منتقل و رسوب میکنند، و این چه معنایی برای کیفیت هوا، اکوسیستمها و اقلیم دارد.
Sub-topics
Core questions
- چه عواملی ظرفیت اکسیدکنندگی تروپوسفر را کنترل میکنند؟
- چگونه انتشارات طبیعی و انسانزاد به آلایندههای ثانویه مانند ازن و اسید تبدیل میشوند؟
- چرا ازن در استراتوسفر محافظ است اما در نزدیکی سطح مضر است؟
- گونههای هالوژن چگونه ازن استراتوسفری را به صورت کاتالیزوری از بین میبرند؟
- چه مسیرهای شیمیایی انتشارات را به رسوب اسیدی و مه دود فتوشیمیایی مرتبط میکنند؟
Key theories
- چرخه چپمن و تخریب کاتالیزوری ازن
- مکانیسم چپمن تشکیل و از بین رفتن فتوشیمیایی ازن استراتوسفری از اکسیژن را توصیف میکند، در حالی که چرخههای کاتالیزوری شامل رادیکالهای HOx، NOx و هالوژنها به شدت از بین رفتن ازن را تسریع میکنند و کاهش مشاهده شده را توضیح میدهند.
- چرخه اکسیدان تروپوسفری (HOx)
- رادیکال هیدروکسیل به عنوان اکسیدان اصلی جو عمل میکند، تخریب بیشتر گازهای کمیاب کاهیده را آغاز کرده و طول عمر آلایندهها و گازهای گلخانهای را کنترل میکند.
Mechanisms
بیشتر دگرگونیهای جوی، فتوشیمیایی و رادیکالی هستند. نور خورشید ازن، دیاکسید نیتروژن و سایر گونهها را فوتولیز میکند تا رادیکالهای واکنشپذیر مانند OH، HO2 و NO3 را تولید کند؛ این رادیکالها هیدروکربنها، ترکیبات گوگرد و نیتروژن را از طریق واکنشهای زنجیرهای اکسید میکنند. واکنشهای ناهمگن بر روی سطوح آئروسل و ابر، از جمله واکنشهای روی ابرهای استراتوسفری قطبی، مخازن هالوژنهای غیرفعال را فعال کرده و باعث از بین رفتن اپیزودیک ازن میشوند.
Clinical relevance
شیمی اتمسفر زیربنای مدیریت کیفیت هوا، حفاظت از لایه ازن توسط پروتکل مونترال و ارزیابی چگونگی تعامل آلایندههای کوتاهمدت با اقلیم است. درک این واکنشها برای استراتژیهای کنترل انتشار و تفسیر تأثیرات رسوب بر خاکها، آبها و سلامت انسان ضروری است.
History
شیمی محیط زیست اتمسفر در اواسط قرن بیستم با شناسایی مه دود فتوشیمیایی در لس آنجلس توسط هاگن-اسمیت ظهور کرد و با شناسایی چرخههای کاتالیزوری که ازن استراتوسفری را تخریب میکنند در دهه ۱۹۷۰ به بلوغ رسید. کشف حفره ازن قطب جنوب در سال ۱۹۸۵ این حوزه را متحول کرد و انگیزهای برای مقررات بینالمللی شد.
Key figures
- Paul J. Crutzen
- Mario J. Molina
- F. Sherwood Rowland
- Barbara J. Finlayson-Pitts
Related topics
Seminal works
- farman1985
- finlaysonPitts2000
- vanLoon2017
Frequently asked questions
- این حوزه چه تفاوتی با شیمی اتمسفر در مفهوم فیزیک یا علوم زمین دارد؟
- این حوزه همان شیمی واکنش را به اشتراک میگذارد اما بر مسائل زیستمحیطی تأکید دارد: تشکیل آلایندهها، رسوب، کیفیت هوا و تأثیرات مرتبط با سیاستگذاری، به جای صرفاً دینامیک اتمسفر یا تابش.
- چرا رادیکال هیدروکسیل اینقدر مهم است؟
- OH اکسیدان اصلی جو در طول روز است؛ این رادیکال طول عمر متان، مونوکسید کربن و بیشتر آلایندهها را تعیین میکند و عملاً به عنوان عامل خودپاکسازی تروپوسفر عمل میکند.