Озоновый слой. Реакции разрушения озонового слоя
Особенность озона- поглощать УФ-излучение: О3+ hν →О2+О(р) или О(д)
Максимальное поглощение наблюдается при длинах волн менее 320 нм. Для изменения концентрации озона в атмосфере используют спектрометр Допсона. Слой озона высотой 10-5 принимается за 1 ед. Допсона. Общее количество озона изменяется в пределах от 109 до 760 ед.
Количество озона в атм. колеблется в зависимости от широты и времени года: 3 зоны
1. Полярная- с наиб. Концентрацией озона
2. Тропическая- с наим. Концентрацией озона
3. Средняя - промежуточное положение
Образование озона:
1. О2+ hν →О(р) + О(д), где О(р) - в основном состоянии, О(д)- в возбужденном состоянии. В реакции образования озона учувствуют только атомы, находящиеся в основном состоянии.
2.О2+О(р)+М=О3+М*, М- третье тело для отвода выделившейся энергии.Образовавшиеся молекулы озона могут также взаимодействовать с атомами кислорода:
3. О3+О=2О2. Атом кислорода, находящийся в основном состоянии, может снова участвовать в синтезе озона.
4. О3+ hν →О2+О(р)
5. О3+ hν →О2+О(д)
2 и 4 - нулевой цикл озона.
Разрушение озона:
1) Водородный метод
1. Н2О + hν →ОН+Н либо Н2О+О(д)=2ОН либо СН4+О(д)=СН + ОН
2. ОН+О3=О2+О2Н
3. О2Н+О3=2О2+ОН
2) Азотный метод
1. NO +O3=NO2+O2
2. NO2+O3=NO+2O2
3. O3+O2=2O2
Опасно для озонового слоя: оксиды азота, образующиеся непосредственно в стратосфере т.к. молекулы образ-ся ниже имеют короткое время жизни и не успевают достигнуть стратосферы. Исключение: гемооксид азота N2O+O(д)= 2NO
|
|
|
3) Хлорный метод
1. Cl*+O3=ClO3+O2
2. ClO+O3=ClO2+O
3. ClO2=Cl +O2 илиClO+O=Cl+O2
Атомарный хлор появляется в атмосфере при фотохимическом окислениифторхлорпроизводных:CFCl3+ hν →CFCl2+Cl
4) Бромный метод
1. Br+O3=BrO+O2
2, BrO+BrO=2Br +O2
3. BrO+ClO=Br+Cl+O2
Каждая активная частица до 107 раз может инициировать цикл разрушения О3, пока озон не будет выведен из зоны его макс. содержания. Вывод активных частиц называется стоком.
Наиболее вероятными реакциями являются ОН+СН4=Н2О+СН3, ОН+Н2О=Н2О2 +Н, ОН+NO=HNO2, ClO+NO=ClNO2, OH+O2H=H2O+O2
Основные пути превращения веществ в атмосфере
В атмосфере химические соединения подвергаются самым разным превращениям как в результате реакций между собой, так и с уже содержащимися в воздухе веществами, включая пары воды. Превращения зависят от времени пребывания загрязняющих веществ в атмосфере и от интенсивности их облучения солнечным светом. В общем случае при поглощении кванта света с частотой v в атмосфере могут происходить следующие процессы:
образование электронно-возбужденных молекул: А + hv → A*;
дезактивация этих молекул за счет флуоресценции: А* → А + hv;
дезактивация (тушение) за счет соударения с другими молекулами A*+Q→A + Q';
|
|
|
диссоциация: А* → В + С.
Для атмосферной фотохимии наибольший интерес представляют явления фотохимической диссоциации электронно-возбужденных молекул А*. Возбужденное состояние весьма нестабильно. Поэтому вслед за появлением А* быстро следует реакция образования продуктов В и С. Один или оба из них могут быть очень активными и приводят к началу цепи реакций, в результате которых возникают нежелательные соединения, в том числе служащие основой фотохимического смога.
Превращения соединений азота в тропосфере
Соединения N в тропосфере NH3, N2O, NO, NO2, нитраты, нитриты, соли аммония; N2O3, N2O5, в условиях тропосферы неустойчивы.
N2O3 + hv → NO + O2
N2O3 + O3 → 2 NO2 + O2
N2O5 → N2O3 + O2
NOX суммарное содержание в тропосфере NO и NO2
NO + HO2 → NO2 + OH
NO + O3 → NO2 + O2
NO + hv → NO + O (≈380 нм)
NO + HO → HNO2
NO2 + HO → HNO3
2 NH3 + O2 → N2 + 3H2O
NH3 + OH → NH2 + H2O
NH2 + O2 → NO + H2O
NH3 + HNO3 → NH4NO3
N2O +hv → N2 + O
N2O + HO → 2NO + H
N2O + O(Д) → 2NO
Превращения соединений серы в тропосфере
В тропосфере происходит процесс окисления S. Основным окислителем является свободный радикал
H2S + OH → H2O + HS
HS + O2 → SO + HO
SO + O2 → SO2 + O
SO + HO2 → SO2 + HO
Окисление SO2 может протекать в разных фазах
SO2 + HV → SO2*
SO2* + 2O2 → SO3 + O3
|
|
|
SO2 + O2 + M → SO3 + O + M*
По энергетическим показателям наиболее удобным 3 телом для SO2 является оксид N.
SO3 + H2O → H2SO4
Исходя из времени жизни SO2 в приземном слое в атмосфере, процесс превращения его протекания также по радикальному механизму
SO2 + OH + M → HSO3 + M*
HSO3 + HO2 → SO3 + 2H2O
SO2 + HO2 → HSO2 + HO
HSO2 + CH3O2 → HSO3 + CH3O
Процесс трансформации H2SO4 значит ускорение над промышленными реакциями. За счет увеличения концентрации и свободного радикала.
В твердой фазе:
CaO + SO2 → CaSO3
MgO + SO2 → MgSO3
CaSO3 + O3 → CaSO4 + O2
Оксиды железа, алюминия, хрома, которые могут присутствовать в атмосфере, значительно ускоряют процесс окисления.
Механизм окисления в твердой фазе наиболее характерен в сильно запыленном воздухе.
Жидкофазное окисление диоксида серы происходит после абсорбции SO2 частицами атмосферной влаги: SO2 + H2O = H2SO3 = H+ + HSO3 - + 2H+ + SO3 2-
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1670; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!