Атмосфера химияһы

атмосфера фәне тармағы

Атмосфера химияһы (рус. Химия атмосферы); — атмосфера фәненең Ер атмосфераһы һәм башҡа планеталар химияһын өйрәнеүсе бүлеге. Экологик химия, физика, метеорология, компьютер моделен әҙерләү , океанография, геология, вулканология һәм башҡа дисциплиналар нигеҙендә дисциплина-ара өйрәнеү өлкәһе булып тора. Тикшеренеүҙәр фәндең башҡа өлкәләре, мәҫәлән, климатология менән бәйле.

Атмосфера химияһы
Commons-logo.svg Атмосфера химияһы Викимилектә

Атмосфера составы һәм химияһының мөһимлеген билдәләүсе сәбәптәрҙең береһе — тәү сиратта, уның тере организмдар менән үҙ-ара тәьҫир итешеүе. Ер атмосфераһының составы вулкан сығарылмалары, йәшен кеүек тәбиғи процестар һәм Ҡояш тажы атмосфераһы өлөшсәләр менән «бомбаға тотоу» һөҙөмтәһендә, шулай уҡ кеше эшмәкәрлеге йоғонтоһо аҫтында үҙгәрә. Был үҙгәрештәрҙең бер өлөшө кеше һаулығына, үҫемлек культураларына һәм экосистемаларына зыян килтерә. Атмосфера химияһы тикшергән проблемалар миҫалына кислоталы ямғырҙар, озон ҡатламының емерелеүе, фотохимик смог, быуланыу газдары һәм глобаль йылыныу инә. Атмосфераны өйрәнеүсе химиктар был проблемаларҙың сәбәптәрен аңларға тырыша, һәм улар тураһында теоретик төшөнсә алғас, хәл итеү юлдарын һынай, шулай уҡ хөкүмәт сәйәсәтендәге үҙгәрештәрҙең эҙемтәләрен баһалай[1].

Атмосфера составыҮҙгәртергә

 
Ер атмосфераһы күләме буйынса композицияны визуалләштереү. Һыу пары бик үҙгәреүсән булғанлыҡтан индерелмәй. Һәр ваҡ кубтың (мәҫәлән, криптонды кәүҙәләндергән кубтың) бөтә блок күләменең миллиондан бер өлөшө бар. Мәғлүмәттәр NASA Langley мәғлүмәттәренән.].
 
Ҡоро һауала азот оксидтары составы
 
Бейеклеге буйынса атмосфераның химик составы. Күсәр: Бейеклек (км), күләменең йөкмәткеһе (%)

Иҫкәрмә: Углекислый газ һәм метан концентрацияһы йыл миҙгеленә һәм урынына ҡарап үҙгәрә. Һауаның уртаса молекуляр ауырлығы — 28,97 г/моль.

Ҡоро һауаның уртаса составы (мольная доля)
Газ согласно NASA
Азот, N2 78.084 %
Кислород, O2 20.946 %
Аргон, Ar 0.934 %
Аҙ миҡдарҙа (мольная доля в мд)
Углекислый газ, CO2 383
Неон, Ne 18.18
Гелий, He 5.24
Метан, CH4 1.7
Криптон, Kr 1.14
Водород, H2 0.55
Һыу
Һыу пары Ныҡ үҙгәрә;
ғәҙәттә, 1 % тәшкил итә

Ҡалдыҡ газдар составыҮҙгәртергә

Өҫтә һанап үтелгән иң мөһим компоненттарҙан тыш, Ер атмосфераһында яҡындағы сығанаҡтарға бәйле байтаҡ газ ҡушылмалары бар. Был ҡалдыҡ газдарға айырыуса озон ҡатламына зыян килтереүсе ХФУ/ГХФУ кеүек берләшмәләр инергә мөмкин. Түбәндә ҡайһы бер өҫтәмә газдарҙың яҡынса күләме килтерелгән. Газдарҙан башҡв, атмосфера составына аэрозоль рәүешендәге өлөшсәләр инә. Уларға, мәҫәлән, тамсылар, боҙ кристалдары, бактериялар һәм саң инә.

Состав (ppt күләме буйынса, башҡаһы күрһәтелмәгән булһа)
Газ Таҙа континенталь,Сайнфелд и Пандис (2016)[2] Simpson et al. (2010)[3]
Монооксид углерода , CO 40-200 ppb p39 97 ppb
Оксид азота, NO 16
Этан, C2H6 781
Пропан, C3H8 200
Изопрен, C5H8 311
Бензол, C6H6 11
Метанол, CH3OH 1967
Этанол, C2H5OH 75
Трихлорфторметан, CCl3F 237 p41 252.7
Дихлордифторметан, CCl2F2 530 p41 532.3
Хлорметан, CH3Cl 503
Бромметан, CH3Br 9-10 p44 7.7
Иодометан, CH3I 0.36
Карбонилсульфид, sulfide]], OCS 510 p26 413
Көкөрт диоксиды, SO2 70-200 p26 102
Көкөрт водороды, H2S 15-340 p26
Көкөрт углероды CS2 15-45 p26
Формальдегид, H2CO 9.1 ppb p37, polluted
Ацетилен, C2H2 8.6 ppb p37, polluted
Этен, C2H4 11.2 ppb p37, polluted 20
Көкөрт гексафториды, SF6 7.3 p41
Углерод тетрафториды, , CF4 79 p41
Терегөмөштөң газ хәлендәге дөйөм миҡдары,, Hg 0.209 p55

ТарихыҮҙгәртергә

Боронғо гректар ҙа һауаны дүрт төп элемент иҫәбенә индерә, ләкин атмосфера составын тәүге фәнни тикшеренеүҙәр XVIII быуатта башлана. Атмосфера составының тәүге үлсәүҙәрҙен Джозеф Пристли, Антуан Лавуасье, Генри Кавендиш кеүек химиктар эшләй.

XIX быуат аҙағы — ХХ быуат башында ҡыҙыҡһыныу бик аҙ концентрацияларҙа булған эҙҙәр яғына күсә. Атап әйткәндә, атмосфера химияһында 1840 йылда Кристиан Фридрих Шёнбейндың озон асыуы мөһим асыш булып тора.

ХХ быуатта атмосфера химияһы составын һәм һауа компоненттарын барлыҡҡа килтереүсе һәм юҡ иткән химик процестарҙы өйрәнеү һиҙелерлек алға китә. Сидни Чепмен менән Гордон Добсондың озон ҡатламының нисек барлыҡҡа килгәнен һәм һаҡланып ҡалыуын аңлатыуы, һәм Арьеның Жан Хаген-Смиттың фотохимик смог аңлатмаһы бындай тикшеренеүҙәрҙең айырыуса мөһим ике миҫалы булып тора. Озон менән бәйле мәсьәләләр буйынса артабанғы тикшеренеүҙәр 1995 йылда Паул Крутцен, Марио Молин һәм Фрэнк Шервуд Роулендтың озон ҡатламын туҙҙырыуҙа газлы галогеноалкандарҙың роле тураһындағы эштәре өсөн химия буйынса Нобель премияһына лайыҡ була[4].

XXI быуатта атмосфера химияһы Ер тураһындағы фәндәрҙең береһе булараҡ, уға иғтибар арта һәм ныҡлап өйрәнелә башлай. Атмосфераның айырым химияһында тупланыу урынына, иғтибар хәҙер уны атмосферанан, биосферанан һәм геосферанан торған берҙәм системаның бер өлөшө булараҡ ҡарауға йүнәлтелә. Химия менән климат араһындағы бәйләнеш, мәҫәлән, климаттың озон ярыҡтарын тергеҙеүгә һәм киреһенсә йоғонтоһо был йүнәлештәге иң мөһим двигатель булып тора. Бынан тыш, атмосфера составының океан һәм ер өҫтө экосистемалары менән үҙ-ара тәьҫир итешеүе өйрәнелә.

МетодикаһыҮҙгәртергә

Күҙәтеү, лаборатор үлсәүҙәр, моделләштереү атмосфера химияһының өс үҙәк элементы булып тора. Химияның был өлкәһендәге прогресҡа йыш ҡына был компоненттарҙың үҙ-ара тәьҫир итешеүе сәбәпсе була һәм улар дөйөм бөтөнлөк барлыҡҡа килә. Мәҫәлән, күҙәтеүҙәр химик матдәләрҙең алдан уйлағандан күберәк булыуы хаҡында һөйләй ала. Был яңы лаборатор үлсәүҙәргә һәм моделләштереүгә килтерәсәк, фәнгә ҡағылышлы фекерҙәрҙе арттырасаҡ.

КүҙәтеүҙәрҮҙгәртергә

Күҙәтеүҙәр атмосфера химияһының айырылғыһыҙ өлөшө булып тора. Химик составты планлы күҙәтеүҙәр ваҡыт үтеү менән һауа составындағы үҙгәрештәр хаҡында мәғлүмәт бирә. 1958 йылдан алып бөгөнгө көнгә тиклем углекислый газ концентрацияһының тотороҡло артыуын күрһәткән үлсәүҙәр серияһы — Килинг графигы мөһим миҫалдарҙың береһе булып тора. Ул углекислый газ концентрацияһының даими үҫешен күрһәтә. Атмосфера химияһын күҙәтеүҙәр обсерваторияларҙа, мәҫәлән, Мауна-Лоала, шулай уҡ күсмә платформаларҙа (мәҫәлән, Берләшкән Короллектә Авиация Атмосфера үлсәүҙәре учреждениеһы), судноларҙа һәм аэростаттарҙа үткәрелә. Атмосфера составын күҙәтеүҙәр донъя кимәлендәге бысраныу һәм һауа химияһы картинаһын . биреүсе махсус ҡоралдары булған спутниктар тарафынан алып барыла. Ерҙәге күҙәтеүҙәрҙең өҫтөнлөгө шунда: улар юғары ваҡытлы рөхсәт менән оҙайлы ваҡытҡа һөҙөмтәләр бирә, ләкин улар үткәрелә алған арауыҡ вертикаль һәм горизонталь сикләнә. Лидар (яҡтылыҡ буйынса диапазонды асыҡлау һәм билдәләү) кеүек ер өҫтө инструменттары химик берләшмәләрҙең һәм аэрозолдәрҙең концентрацияһы тураһында мәғлүмәт бирә ала, ләкин, шуға ҡарамаҫтан, уларҙы ҡаплау өлкәһе горизонталь рәүештә сикләнгән. Күп кенә күҙәтеүҙәр Атмосфера химияһы күҙәтеүҙәренең мәғлүмәттәр базаһында интернетҡа һалына[1].

Лаборатор үлсәүҙәрҮҙгәртергә

Лабораторияла яһалған үлсәүҙәр бысратыусы һәм тәбиғи берләшмәләрҙең сығанаҡтарын аңлау өсөн мөһим. Лаборатор тикшеренеүҙәр ниндәй газдар бер-береһе менән реакцияға инә һәм уларҙың ни тиклем тиҙ реакцияға инеүен асыҡлай. Үлсәүҙәр газ формаһындағы, өҫкө йөҙҙәге һәм һыуҙағы реакцияларҙы үҙ эсенә ала. Шулай уҡ фотохимия ла бик мөһим, ул молекулаларҙың ҡояш нуры менән ни тиклем йыш емерелеүен һәм бының һөҙөмтәһендә ниндәй продукттар барлыҡҡа килеүен иҫәпләй. Бынан тыш, термодинамик мәғлүмәттәр, мәҫәлән, Генри Законы коэффициенттары мөһим.

МоделләштереүҮҙгәртергә

Атмосфера химияһын теоретик аңлауҙы булдырыу һәм тикшереү өсөн компьютер моделен әҙерләү файҙаланыла. Һанлы моделдәр химик матдәләрҙең атмосфералағы концентрацияһын тасуирлаған дифференциаль тигеҙләмәләрҙе сисә. Улар ябай ҙа, ҡатмарлы ла булыуы мөмкин. Моделдәр күҙәтеүҙәрҙе интерпретациялау, химик реакцияларҙы аңлауҙы тикшереү, киләсәктә атмосферала химик матдәләр концентрацияһын күҙаллау өсөн ҡулланыла ала. Бөгөнгө көндә ер системаһы моделдәре составында атмосфера химияһы модулдәренең барлыҡҡа килеүе мөһим йүнәлеш булып тора, уларҙа климаттың, атмосфера составының һәм биосфераның үҙ-ара бәйләнешен тикшерергә мөмкин. Ҡайһы бер моделдәр автоматик код генераторҙары ярҙамында төҙөлә (мәҫәлән. Автохим һәм КРР). Бындай алым ярҙамында компоненттар йыйылмаһы һайлап алына һәм артабан автоматик код генераторы реакциялар базаһы йыйылмаһынан ошо компоненттар менән реакцияларҙы һайлай. Реакцияларҙы һайлағандан һуң уларҙың үҫеш ваҡытын һүрәтләгән ябай дифференциаль тигеҙләмәләр автоматик рәүештә төҙөлөргә мөмкин[1].

Шулай уҡ ҡарағыҙҮҙгәртергә

ИҫкәрмәләрҮҙгәртергә

  1. 1,0 1,1 1,2 Суркова Г. В. Химия атмосферы : Учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности метеорология / Науч. ред. Ю. К. Васильчук. — М.: МГУ, 2002. — 209 с.
  2. Сайнфелд, Джон; Пандис, Спирос (2016). Химия и физика атмосферы — от загрязнения воздуха до изменения климата, 3-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley. ISBN 9781119221173.}
  3. (2010) «Characterization of trace gases measured over Alberta oil sands mining operations: 76 speciated C2–C10 volatile organic compounds (VOCs), CO2, CH4, CO, NO, NO2, NO, O3 and SO2». Atmospheric Chemistry and Physics 10 (23): 11931–11954. DOI:10.5194/acp-10-11931-2010. ISSN 1680-7324. Bibcode2010ACP....1011931S.
  4. «Озон ҡатламы — биосфераның Ахилл үксәһе»

ҺылтанмаларҮҙгәртергә

  • Суркова Г. В. Химия атмосферы : Учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности метеорология / Науч. ред. Ю. К. Васильчук. — М.: МГУ, 2002. — 209 с.
  • «Озон ҡатламы — биосфераның Ахилл үксәһе»
  • Сайнфелд, Джон; Пандис, Спирос (2016). Химия и физика атмосферы — от загрязнения воздуха до изменения климата, 3-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley. ISBN 9781119221173.