Atmosfer kimyasi və İQLİm t.Ə. Ağdamski




Yüklə 49.61 Kb.
tarix23.04.2016
ölçüsü49.61 Kb.

Kimya məktəbdə




ATMOSFER KİMYASI VƏ İQLİM
T.Ə. Ağdamski

Azərbaycan Dövlət Pedaqoji Universiteti.

Kimya elimləri doktoru, professor, əməkdar müəllim

Orta məktəbdə kimya dərslərində hava mövzusunu keçərkən atmosfer kimyası haqqında da müəyyən biliklərin verilməsi məsləhət bilinir.

Atmosfer yerin qazlardan ibarət olan örtüyüdür. Yer planetini əhatə edən hava təbəqəsi atmosfer adlanır. “Atmosfer sözü” hərfi mənada”nəfəsalma sferi” deməkdir. Onun öyrənilməsi tarixi çox qədimdir. Yer səthində nazik hava örtüyü olan atmosfer çox funksiyanı yerinə yetirərək mühüm xassələrə malikdir.

Bioloq üçün atmosferin ən mühüm xassəsi onun müxtəlif həyat formalarını saxlamasından, metereoloqlar üçün onun günəş enerjisini udması, bu enerjini küləklər və çöküntülər sisteminə çevrilməsindən ibarətdir. Kimyaçı üçün isə atmosfer iri miqyaslı fotokimyəvi proseslərin fasiləsiz getdiyi məkandır.

Atmosfer mühitinin antropogen tullantılar və onların məhsullarının kimyəvi reaksiyaları ilə çirklənməsi yer üzərində həyat şəraitinin çətinləşməsinə səbəb olur. Nəqliyyatın və sənaye müəssisələrinin kənd təsərrüfatında istifadə olunan kimyəvi maddələr hava axını vasitəsilə uzaq məsafəyə paylanır ki, bu da ətraf mühitdə zəhərli maddələrin artmasına gətirib çıxarır.Atmosferə göstərilən belə təsir orada karbon qazının qatılığının artmasına, treoneazin iştirakı ilə ozon təbəqəsinin dəyişilməsinə səbəb olur. Bununla əlaqədar olaraq atmosferdə baş verən fiziki-kimyəvi proseslərin öyrənilməsi hər tərəfli tədqiqat obyektinə çevrilmişdir. Belə sahələrdən biri atmosfer kimyası ilə iqlimin qarşılıqlı əlaqəli olmasıdır. Iqlim və onun dəyişməsi “atmosfer-hidrosfer-litosfer-kriosfer-biosfer” sistemi komponentlərinin günəş radiasiyası şəraitində mürəkkəb qarşılıqlı təsiri ilə müəyyən edilir. İstixana effektinin yaranmasında atmosfer mühiti mühüm rol oynayır. Bu isə az miqdar qaz və aerozol komponentlərin olması ilə əlaqədardır.

Atmosferin əsas xüsusiyyətlərindən biri onun heterogen təbiətli olmasıdır.

Su bütün faza hallarında atmosfer kimyasında mühüm yer tutur. O, atmosferdə qaz fazalı reaksiyaların əsas iştirakçısı olan hidrogen qrupunun və maye komponentlər arasında gedən reaksiyalarda oksidləşdirici olan hidrogen peroksidin mənbəidir. Su maye fazada(bulud və yağışın) müxtəlif maddələrin kimyəvi çevrilmələrində və atmosferdə kükürd, azot, karbon, hallogenlərin dövranına əsaslı sürətdə təsir göstərir.

Atmosferdə heterogen kimyəvi proseslərin öyrənilməsininbiogeo kimyəvi dövranın formalaşmasının xüsusiyyətlərinin aydınlaşdırılmasında həlledici əhəmiyyəti vardır.İqlimə antropogen təsir çox saylı və müxtəlifdir. Onun əsasında homogen və heterogen proseslər arası əlaqənin izah edilməsi qaz fazalı reaksiyaların sürətlərinin təyin edilməsi, fiziki və kimyəvi çevrilmə hadisələrində heterogen proseslərin rolunun müəyyən edilməli, hava və iqlimin dəyişməsində heterogen sistem anilinin rolunun aşkar edilməsi durur. Atmosferin tərkibi biosferdə baş verən proseslərlə təyin edilir. Bu səbəbdən müxtəlif komponentlərin dövranının dəyişilməsinə səbəb olan biosfer. antropogen təsir iqlimi dəyişdirir. Biosferdə üzvi maddələrin sintezi və parçalanması daimi olaraq baş verir. Ətraf mühitin kimyəvi tərkibinin sabitliyi biosferdə maddələrin qapalı şəkildə dövranı ilə təmin eilir. Atmosferdə az miqdarda qaz, aerozol optik fəal komponentlərin dəyişməsi mürəkkəb proseslərin getməsi ilə nəticələnir. Bunlardan atmosferdə karbondioksidin qatılığının artması problemə və onun iqlimə təsiri qeyd edilməlidir.

Bu amilə olan tələbat aşağıda qeyd edilən sahələrlə əlaqədardır.

1. Sənayenin inkişafının biosferə təsiri ilə

2. Karbonun dövranının qanunauyğunluğunun izah edilməsi

3. İqlim nəzəriyyəsinin işlənilməsi ilə

İqlim dəyişməsinə aerozolların təsiri olduqca böyükdür. Atmosfer aerozolu mürəkkəb fiziki-kimyəvi proseslərin məhsuludur. Bu proseslərin mürəkkəbliyi və aerozolun qısa yaşama müddətinə malik olması onun kimyəvi tərkibi və fiziki kəmiyyətlərinin dəyişkən olmasına səbəb olur.

Tərkibindən və mənbədən asılı olaraq təbii aerozolun bir neçə növlərini ayırmaq olar:

1. Dəmir suyunun buxarlanması məhsulları

2. Külək vasitəsilə atmosferə qalxan mineral tozlar

3. Vulkan püskürməsinin məhsulları

4. Yanmadan alınan tüstülər

5. Təbii qaz fazalı reaksiyaların məhsulları

Bunlarla yanaşı olaraq antropogen aerozol da mövcuddur. Onlara sənaye tullantılarının (məsələn, hiss, tüstü, tozlar) zolların və qazların reaksiyalarının məhsullarını göstərmək olar.

Aerozollar qaz fazalı reaksiyalarda bir cinsli homomolekulyar, bir cinsli heteromolekulyar, heterogen heterosomolekulyar kondensləşmə proseslər sayəsində əmələ gələ bilər.

Qeyd etmək lazımdır ki, atmosfer havası, əsas tərkibli hissələrlə yanaşı, təbii mənbələr tərəfindən ayrılan müxtəlif maddələrin müəyyən miqdarını daimi olaraq özündə saxlayır. Bunlara torpaq eroziyası zamanı əmələ gələn toz, bitki, vulkan, kosmik mənşəli tozlar, subuxarı və dəniz duzunun hissəcikləri, səhra, meşə yanğınları zamanı əmələ gələn qazlar və s. aiddir. Aerozolların əmələ gəlməsində fotokimyəvi və kimyəvi reaksiyaların xarakteri tam şəkildə öyrənilməmişdir. Lakin əsas proses kimi hidroksil qrupları ilə kükürd qazının reaksiyası nəticəsində sulfat turşusu su molekullarının vəturşu aerozollarının alınmasını, ozon molekulları hidroksil qrupları ilə qeyri-metan karbohidrogenlərinin reaksiyası nəticəsində aldehid, spirt, karbon və dikarbon turşularının alınmasını göstərmək olar.

Atmosfer aerozollarının sonrakı tədqiqatları və onların iqlim təsiri aşağıdakı istiqamətlərdə inkişaf etdirməkdədir.

1. Aerozolların iqlim təsiri.

2. Aerozolların sputniklərdən müəyyən məsafədən iqlim parametrlərinə təsiri

3. Aerozolların xassələri

4. Aerozoların iqlim modellərində hesaba alınması.

İqlimin formalaşmasında aerozollarının rolunun tədqiqinə dörd problem daxil edilir: troposfer və stratfosferdə aerozolların xassə və miqdarının dəyişməsinin müşahidə edilməsi, iqlimin modelləşdirilməsi üçün aerozol radiasion sistemin yaradılması, iqlimin nəzəriyyəsində aerozol effektinin qeydə alınması, aerozolun miqdarının interaktiv hesabının modelinin işlənilməsi məqsədilə aerozol ilə müxtəlif iqliməmələgətirici proseslərin qarşılıqlı əlaqəsinin öyrənilməsi.

Aerozolun iqlimə təsiri daha dəqiq şəkildə onların optiki xassələrinin işığın yayılması və absorbsiyanın tədqiqi ilə aydınlaşdırılır.

Atmosferin çirklənməsi dedikdə, atmosfer havasında canlı orqanizimlərə mənfi təsir göstərən onların həyat fəaliyyətini pisləşdirən, həmçinin maddı ziyan vuran müxtəlif qazların, buxarların, mayelərin, bəzi hissəciklərin və radioaktiv maddələrin qarışıqlar şəklində olması başa düşülür. Bununla belə son illərdə bu sahədə aparılan tədqiqatlar nəticəsində ətraf mühitin və havanın ümumi çirklənməsi əsas etibarı ilə iki növə ayrılır.

1. Kükürd qazı-sulfat turşusu-sulfatlarla çirklənmə

2. Oksidləşdirici proses hesabına çirklənmə

Birinci növ çirklənməyə nümunə kimi soyuq şəraitdə rütübətli durğun hava küləklərinin tərkibində tüstü və kükürd qazının atmosfer havasının yerüstü qatında toplanmasını göstərmək olar. Bu zaman günəş işığı yerüstü inversiyanı dağıda bilmir, tüstü hissəciklərində kükürd qazı sulfat turşusuna və sulfatlara çevrilir.

Atmosfer havasında ikinci növ çirklənmə isə qaz mühitində günəşli iqlim zamanı fotokimyəvi reaksiyalar nəticəsində ozon və başqa oksidləşdiricilər əmələ gəlir.

Atmosfer kimyasında daha çox diqqəti cəlb edən sahə atmosferin fotokimyası sahəsidir.

Atmosfer fotokimyası kimya elimləri sırasında sərbəst elmi istiqamət kimi inkişaf etmişdir. Buna daha çox elementar kimyəvi reaksiyaların, sürət sabitlərinin ölçülməsi texnikasının inkişafı, çox komponentli kimya sistemlərin kamputer texnikası, tətbiqi ilə kinetikasının modelləşdirilməsi səbəb olmuşdur. Fotokimyəvi modellərin işlənməsi ilə atmosferin qaz tərkibi müəyyən edilmişdir. Atmosfer kimyası çox saylı molekulyar və ion molekulyar, fotodissosiasiya, fotoionlaşma reaksiyalarına əsaslanmasına baxmayaraq bunların arasında OH və HO2 radikallarının iştirakilə gedən reaksiyalar xüsusilə əhəmiyyət kəsb edir. Ona görəki, onlar atmosferin müxtəlif sahələrində gedən oksidləşdirici çevrilmələrin fəalaşdırıcısı duzlar, nəzəri və təcrübi nəticələr nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, hidrogen radikalları atmosfer fotokimyasında mühüm rol oynayır. Aşağı atmosferdə (troposferdə) OH, CO, CH4Cl, CH3, H2S,SO2 və başqa komponentlərin oksidləşdirilməsində fəallaşdırıcı kimi təsir göstərir.

Yuxarı atmosferdə (straso-mezosferdə) OH və HO2 radikalarının iştirakı ilə gedən reaksiyalar ozonun miqdarının dəyişməsi istiqamətinə yönəldir.

Atmosferə çox komponentli kimyəvi sistem kimi baxılır. Yer atmosferində xeyli kimyəvi element və birləşmələr mövcuddur. Bunlardan daha çox əhəmiyyət kəsb ediləni N2 və O2-dir. Atmosfer fotokimyasında N2O , CH4, freonlar mühüm rol oynayırlar. Aşağı atmosferdə bu qazlar oksidləşərək və ya fotodissosiasiyaya uğrayaraq sərbəst radikallaın mənbəi olurlar. Oksigenin fotodissosiasiyası prosesi həyəcanlanmış oksigen otomunun əmələ gəlməsi ilə nəticələnir.


O2 + hυ → O + O
Sonra isə üç molekulyar reaksiya nəticəsində ozon əmələ gəlir.
O + O2 + M → O3 + M
Burada M- hava molekulasıdır.

Alınan oksigen atomları aşağıdakı reaksiyalarda sərf olunur.


O + O + M → O2 + M

O + O3 → 2O2


Ozon molekulunun fotodissosiasiyası zamanı yenidən oksigen atomları əmələ gəlir.

Atmosferdə OH və HO2 radikallarının olması təcrübi yolla sübut edilmişdir. Onların mənbəi isə aşağıdakı reaksiyalara əsalanır. Həyəcanlanmış oksigen atomunun su molekulası ilə qarşılıqlı təsiri hidroksil qruplarının fotokimyəvi mənbəi olur:

H2O + O→ OH + OH
Hidroksil qrupunun əmələ gəlməsi oksigen atomunun atmosferdəki az miqdarda qarışıqlarla təsirindən alına bilər.
CH4 + O → CH3 + OH

H2 + O→ H + OH


OH və HO2 radikalları oksigen mühitində qarşılıqlı çevrilməyə uğrayırlar.
O3 + OH → HO2 + O2

O + HO2 → OH + O2

O3 + hυ → O2 + O
Atmosferdəki çox komponentli kimyəvi sistemlərə azot oksidləri mənbəi də daxildir. Atmosferdə azot oksidinin fotokimyəvi mənbəi.
N2O + O → 2NO
reaksiyasıdır. Müəyyən edilmişdir ki, qısa bir müddətdə atmosferdə NO-NO2 sistemində tarazlıq yaranır və aşağıdakı reaksiyalarla təyin edilir.
NO + O3 → NO2 + O2

NO2 + O → NO + O2

NO2 + hυ → NO + O
Atmosfer kimyasında müxtəlif istiqamətlərdə gedən reaksiyalar alimlər tərəfibndən tədqiq edilmişdir. Tərkibində oksigen olan hissəciklərin iştirakı ilə stratosfer ozonunun əmələ gəlməsinin fotokimyəvi nəzəriyyəsi verilmişdir.
O2 + hυ → O + O

O + O2 + M → O3 + M

O3 + hυ → O2 + O

O + O3 → 2O2


Bu reaksiyalar Ox ailəsinin əsasını təşkil edir. Son illərdə buraya elektron həyəcanlanmış hissəciklərin reaksiyaları da daxil edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, reaksiya zamanı alınan ozonun qatılığı tədricən azalır ki, buna da səbəb mühitdə yaranan HOx(H, HO, HO2) hissəcikləridir.

H+ O3 → HO + O2

HO + O → H + O2

прямая соединительная линия 1

Cəm halda O + O3 → 2O2

HO + O3 → HO2 + O2

Hпрямая соединительная линия 2O2 + O → HO + O2

O + O3 → 2O2
HO2 + O3 → HO + 2O2

Hпрямая соединительная линия 3O + O3 → HO2 + O2

O3 + O3 → 2O2
Ozonun əmələ gəlməsinin fotokimyəvi nəzəriyyəsinin inkişafının növbəti mərhələsi keçən əsrin 70-cü illərinə təsadüf edir. Daha sonralar müəyyən edilmişdir ki, atmosferdə olan azot oksidləri ozon təbəqəsinə və ciddi bioloji proseslərə səbəb olur.

NO + O3 → NO2 + O2

Nпрямая соединительная линия 4O2 + O → NO + O2

O+ O3 → 2O2

Ozon təbəqəsinin dağılmasına xlor atomlarının təsiri müəyyən edilmişdir. Xlorofluor karbohidrogenlərinin fotokimyəvi parçalanması nəticəsində xlor atomları bu prosesi sürətləndirir:

Cl + O2 → ClO + O2

Cпрямая соединительная линия 5lO + O → Cl + O2

O+ O3 → 2O3

Beləliklə atmosferin ayrı-ayrı təbəqələrində baş verən kimyəvi fotokimyəvi freaksiyaların gedişi müxtəlif radikalların iştirakı ilə tədqiq edilərək, onların kinetik parametrləri, reaksiyanın sürət süabitləri, fəallaşma enerjiləri hesablanmışdır.

Bu istiqamətdə aparılan tədqiqatlar və onların nəticələri müxtəlif beynəlxalq təşkilatlar tərəfindən qeydiyyata alınır.


İstifadə edilmiş ədəbiyyat:


1.Борисенков Е.П., Кондратьев К.Я. Кругабарод углерод и климат. Л. Гидрометолизат, 1988.

2.Кондратьев К.Я. Атмосферный аэрозоль. Л. Гидрометализата. 1983.

3. Ивлев Л.О. Химической состав. Структура атмосферных аэрозолей, Л.1982.

4. Юнге Х. Химический состав и радиоактивьность атмосферы, Москва 1965.





Химия атмосферы и климат

Т.А. Агдамский
АННОТАЦИЯ
Статья посвящена химии атмосферы и климат, у характеризованы свойства атмосферного аерозоля. Рассмотрены фотохимические механизмы взаимодействия ОН и НО2 радикалов с атмосферными компонентами семетва реакции в атмосферной химии.

Chemistry of the atmosphere and climate

T.A. Agdamski
ANNOTATION
Article is dedicated to chemistry of atmosphere and climate, characterized by properties of atmospheric aerosols. Rasmotrny photochemical mechanisms of interaction of OH and HO2 radicals with atmospheric components reactions in atmospheric chemistry.
Açar sözlər: atmosfer, biosfer, aerozol, fotokimyəvi.

Ключевые слова: атмосфер, биосфер, аерозоль, фотохимия.

Key words: atmosphere, biosphere, aerosols, photochemistry.






Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə