Kimia Lingkungan Atmosfer

Kimia lingkungan atmosfer mempelajari komposisi kimia atmosfer Bumi dan reaksi-reaksi yang mengubah gas-gas jejak, aerosol, dan polutan di seluruh troposfer dan stratosfer.

Definition

Cabang kimia lingkungan yang berkaitan dengan sumber, reaksi, transportasi, dan penyerapan spesies kimia di atmosfer, khususnya gas jejak dan aerosol yang memiliki signifikansi lingkungan.

Scope

Bidang ini mencakup kimia fase gas, akuatik, dan heterogen yang mengatur nasib spesies alami dan antropogenik di udara. Ini mencakup siklus oksidan yang didorong oleh radikal hidroksil, fotokimia yang menciptakan dan menghancurkan ozon di lapisan atmosfer yang berbeda, pengasaman presipitasi, dan pembentukan kabut asap perkotaan. Penekanannya adalah pada aspek lingkungan daripada murni fisik: bagaimana emisi menjadi polutan sekunder, bagaimana emisi tersebut diangkut dan didepositkan, dan apa artinya bagi kualitas udara, ekosistem, dan iklim.

Sub-topics

• Deposisi Asam
• Asap Fotokimia
• Kimia Ozon Stratosfer
• Kimia Troposfer

Core questions

• Apa yang mengendalikan kapasitas pengoksidasi troposfer?
• Bagaimana emisi alami dan antropogenik menjadi polutan sekunder seperti ozon dan asam?
• Mengapa ozon bersifat protektif di stratosfer tetapi berbahaya di dekat permukaan?
• Bagaimana spesies halogen secara katalitik menghancurkan ozon stratosfer?
• Jalur kimia apa yang menghubungkan emisi dengan deposisi asam dan kabut asap fotokimia?

Key theories

Siklus Chapman dan perusakan ozon katalitik

Mekanisme Chapman menjelaskan pembentukan dan hilangnya ozon stratosfer secara fotokimia dari oksigen, sementara siklus katalitik yang melibatkan radikal HOx, NOx, dan halogen sangat mempercepat hilangnya ozon, menjelaskan penipisan yang diamati.

Siklus oksidan troposfer (HOx)

Radikal hidroksil bertindak sebagai oksidan atmosfer utama, memulai degradasi sebagian besar gas jejak tereduksi dan mengendalikan umur polutan dan gas rumah kaca.

Mechanisms

Sebagian besar transformasi atmosfer adalah fotokimia yang digerakkan oleh radikal. Sinar matahari memfotolisis ozon, nitrogen dioksida, dan spesies lain untuk menghasilkan radikal reaktif seperti OH, HO2, dan NO3; radikal-radikal ini mengoksidasi hidrokarbon, sulfur, dan senyawa nitrogen melalui reaksi berantai. Reaksi heterogen pada permukaan aerosol dan awan, termasuk yang terjadi pada awan stratosfer kutub, mengaktifkan reservoir halogen yang seharusnya inert dan mendorong hilangnya ozon secara episodik.

Clinical relevance

Kimia atmosfer mendasari manajemen kualitas udara, perlindungan lapisan ozon oleh Protokol Montreal, dan penilaian bagaimana polutan berumur pendek berinteraksi dengan iklim. Memahami reaksi-reaksi ini sangat penting untuk strategi pengendalian emisi dan untuk menafsirkan dampak deposisi pada tanah, air, dan kesehatan manusia.

History

Kimia lingkungan atmosfer muncul pada pertengahan abad ke-20 dengan identifikasi kabut asap fotokimia oleh Haagen-Smit di Los Angeles dan berkembang dengan pengakuan pada tahun 1970-an bahwa siklus katalitik menguras ozon stratosfer. Penemuan lubang ozon Antartika pada tahun 1985 mengubah bidang ini dan memotivasi regulasi internasional.

Key figures

• Paul J. Crutzen
• Mario J. Molina
• F. Sherwood Rowland
• Barbara J. Finlayson-Pitts

Seminal works

• farman1985
• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

Bagaimana ini berbeda dari kimia atmosfer dalam pengertian fisika atau ilmu bumi?

Ini memiliki kimia reaksi yang sama tetapi menekankan pertanyaan lingkungan: pembentukan polutan, deposisi, kualitas udara, dan dampak yang relevan dengan kebijakan daripada dinamika atmosfer atau radiasi saja.

Mengapa radikal hidroksil begitu penting?

OH adalah oksidan utama atmosfer di siang hari; ia menentukan umur metana, karbon monoksida, dan sebagian besar polutan, secara efektif bertindak sebagai agen pembersih diri troposfer.