เคมีบรรยากาศและแก๊สปริมาณน้อย
ปฏิกิริยาเคมีและวัฏจักรขององค์ประกอบบรรยากาศส่วนน้อยที่ควบคุมคุณภาพอากาศ, ความสามารถในการออกซิไดซ์ และแก๊สที่มีผลต่อสภาพภูมิอากาศ
Definition
เคมีบรรยากาศและแก๊สปริมาณน้อย คือการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศและปฏิกิริยาที่สร้าง, เปลี่ยนแปลง และกำจัดองค์ประกอบแก๊สส่วนน้อย
Scope
สาขานี้ครอบคลุมถึงเคมีแสงของโทรโพสเฟียร์, ความสามารถในการออกซิไดซ์ที่เกิดจากอนุมูลไฮดรอกซิล, การก่อตัวของโอโซนและหมอกควันจากปฏิกิริยาเคมีแสง, แหล่งกำเนิด, แหล่งกักเก็บ และวัฏจักรของแก๊สปริมาณน้อย เช่น มีเทน, คาร์บอนมอนอกไซด์, ไนโตรเจนออกไซด์ และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย, รวมถึงจลนพลศาสตร์เคมีและกระบวนการสลายด้วยแสงที่ควบคุมองค์ประกอบของบรรยากาศ
Sub-topics
Core questions
- อะไรที่ทำให้บรรยากาศมีความสามารถในการออกซิไดซ์และชำระล้างมลพิษได้ด้วยตัวเอง?
- โอโซนถูกผลิตและทำลายในบรรยากาศชั้นล่างได้อย่างไร?
- อะไรที่ควบคุมความเข้มข้นและอายุการคงอยู่ของแก๊สปริมาณน้อยที่มีผลต่อสภาพภูมิอากาศ?
Key theories
- ความสามารถในการออกซิไดซ์ของอนุมูลไฮดรอกซิล
- อนุมูลไฮดรอกซิลที่ผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีแสง จะเริ่มต้นการออกซิเดชันของแก๊สปริมาณน้อยส่วนใหญ่ และทำหน้าที่เป็นตัวชำระล้างหลักของบรรยากาศ
- การผลิตโอโซนจากปฏิกิริยาเคมีแสง
- เมื่อมีไนโตรเจนออกไซด์และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย แสงอาทิตย์จะขับเคลื่อนวัฏจักรเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตโอโซนระดับพื้นดิน ซึ่งเป็นแกนหลักของหมอกควันจากปฏิกิริยาเคมีแสง
Mechanisms
แสงอาทิตย์สลายด้วยแสง (photolyse) โอโซนและสารอื่นๆ เพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลที่มีปฏิกิริยาสูง ซึ่งจะเข้าทำปฏิกิริยากับมีเทน, คาร์บอนมอนอกไซด์, สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย และแก๊สปริมาณน้อยอื่นๆ ซึ่งกำหนดอายุการคงอยู่ในบรรยากาศของสารเหล่านั้น ในอากาศที่มีมลพิษ การออกซิเดชันของสารประกอบเหล่านี้เมื่อมีไนโตรเจนออกไซด์อยู่ด้วย จะขับเคลื่อนวัฏจักรเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตโอโซนและมลพิษทุติยภูมิ ความเข้มข้นของแก๊สปริมาณน้อยสะท้อนถึงความสมดุลระหว่างการปล่อย, การเปลี่ยนแปลงทางเคมี, การขนส่ง และการตกสะสม
Clinical relevance
เคมีบรรยากาศเป็นพื้นฐานของการจัดการคุณภาพอากาศ, การคาดการณ์การเกิดมลพิษจากโอโซนและอนุภาค, และการประเมินงบประมาณของแก๊สเรือนกระจก เช่น มีเทน
History
เคมีบรรยากาศสมัยใหม่เกิดขึ้นจากการระบุหมอกควันจากปฏิกิริยาเคมีแสงในลอสแอนเจลิสโดย Haagen-Smit ในทศวรรษ 1950 และพัฒนาขึ้นเมื่อมีการตระหนักถึงบทบาทสำคัญของอนุมูลไฮดรอกซิลในการออกซิไดซ์ในทศวรรษ 1970 ซึ่งมีการสังเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ในตำรามาตรฐานโดย Seinfeld และ Pandis และโดย Finlayson-Pitts และ Pitts
Key figures
- John Seinfeld
- Spyros Pandis
- Barbara Finlayson-Pitts
Related topics
Seminal works
- seinfeldPandis2016
- finlaysonPitts2000
Frequently asked questions
- ความสามารถในการออกซิไดซ์ของบรรยากาศคืออะไร?
- คือความสามารถของบรรยากาศในการกำจัดแก๊สปริมาณน้อยด้วยกระบวนการทางเคมี ซึ่งส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยปริมาณของอนุมูลไฮดรอกซิล ซึ่งเป็นตัวเริ่มต้นการออกซิเดชันของมลพิษส่วนใหญ่