Гетерогенные процессы в атмосфере
Для понимания закономерностей формирования органических соединений атмосферы необходимо учитывать физико-химические процессы с участием большого количества разнообразных по составу и агрегатному состоянию частиц.
Химический состав аэрозольных частиц определяется их происхождением и превращением в процессе атмосферного переноса, протекающим под действием изменения условий внешней среды (солнечная радиация, водяной пар, газовый состав атмосферы и др.).
Поступление первичных аэрозолей происходит в основном из следующих источников:
- морской или океанический аэрозоль (главным образом возникает при разрушении пузырьков воздуха на гребнях волн при больших скоростях ветра; основной состав хлорид натрия, а также соединения железа, меди, цинка и др.);
- терригенный аэрозоль (процессы выветривания почв и горных пород, пыльные бури и т.д. Основной состав- двуокись кремния, оксид алюминия, оксиды иных металлов и т.д.);
- антропогенные выбросы;
- горение биомассы;
- вулканические извержения;
- разрушение метеоритного материала.
Основной минеральный состав аэрозолей примерно одинаков и представляет собой минералы на основе силикатов и алюмосиликатов.
Таким образом, ураганы, штормы, пыльные бури, природные пожары, вулканические и промышленные выбросы превращают атмосферу Земли в гигантскую коллоидную систему со всеми характерными особенностями, главным образом определяющимся наличием межфазного поверхностного раздела и высоким удельным значением свободной энергии, а, следовательно, поверхность частиц аэрозоля выступает в качестве арены, на которой могут происходить различные химические процессы.
|
|
|
Рис. 2. Атмосфера Земли как химический реактор.
А – адвекция, К – конвекция, Т – турбулентная диффузия, И – источники, С – химические и нехимические стоки
Нехимические стоки ЛОС (летучих органических соединений)
В современных моделях учитываются осаждение, поглощение или разрушение на почве, растительности и других элементах подстилающей поверхности озона, оксида азота, серы, аммиака и некоторых других неорганических компонентов атмосферы. Однако в атмосферной химии органических соединений такой сток до последнего времени практически не принимался во внимание. Единственное исключение представляет метан: по оценке необратимое поглощение почвами может достигать 7% от суммы всех стоков метана и сопоставимо с переносом этого углеводорода в стратосферу.
Между тем экспериментально доказано возможность поглощения из воздуха и ассимиляции растениями различных углеводородов, подвергались глубоким биохимическим превращениям и радиоуглерод входил в состав различных органических соединений, а также частично выделялся в форме углекислого газа. Наибольшие количества изотопа С обнаруживались в кислотах цикла Кребса – лимонной, янтарной, яблочной, фумаровой и малоновой. В меньшей степени он входил в состав аминокислот – аланина, лейцина, глицина и аспарагиновой кислоты.
|
|
|
В последние годы были получены некоторые новые подтверждения существования такого стока. Японские исследователи сообщали о поглощении из атмосферы лиственными и хвойными деревьями формальдегида.
Удельным значением свободной энергии. Поэтому поверхность частиц аэрозоля выступает в качестве арены, на которой могут происходить различные химические процессы.
Вулканический аэрозоль обладает высокой каталитической активностью, дефектами кристаллической решетки силикатной матрицы выступают в качестве координационно-ненасыщенных и, следовательно, реакционноспособных центров.
Почва, безусловно, должна служить стоком не только для метана, но и для других присутствующих в атмосфере органических соединений. Этого следует ожидать, принимая во внимание огромной сорбционный потенциал педосферы и чрезвычайно высокую интенсивность протекающих в ней биологических и химических процессов.
|
|
|
Приведенные примеры убедительно свидетельствуют о потенциальной значимости не фотохимических стоков ЛОС из пограничного слоя атмосферы. Это означает, что в случае лесных экосистем состав воздуха над пологом леса и под ним определяется не только эмиссией ЛОС, их турбулентным и адвективным переносом и химической трансформацией, но также поглощением листвой и осаждением на почву (рис. 3).
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 743; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!