Levegőkémia

Tartalom

1. Bevezetés: kémiai folyamatok a légkörben 9
1.1 Légköri sugárzásátvitel 9
1.1.1 Alapvető összefüggések 9
1.1.2 A napsugárzás légköri elnyelése 12
1.1.3 Hosszúhullámú sugárzásátvitel: légköri üvegházhatás 13
1.2 Fotokémiai és termikus reakciók 17
1.2.1 Fotokémiai folyamatok 17
1.2.2 Termikus reakciók 18
1.3 Szabad gyökök keletkezése 19
1.3.1 Hidroxil- és nitrátgyökök 19
1.3.2 Hidrogén-peroxil- és alkil-peroxil-gyökök 23
1.3.3 Halogén-tartalmú gyökök 24
2. Légköri ionok: a felső légkör kémiája 27
2.1 Az ionoszféra szerkezete 27
2.2 Az ionkeletkezés kémiája 28
2.2.1 Az E és F réteg 28
2.2.2 A D réteg kémiája 31
2.3 Sarki fény és égboltsugárzás 33
2.3.1 Sarki fény 33
2.3.2 Egboltsugárzás 33
3. Légköri ózon 35
3.1 A sztratoszferikus ózon homogén kémiája 35
3.1.1 Történeti áttekintés: a légköri ózon mérése 35
3.1.2 A Chapman modell 37
3.1.3 Nyomanyagok hatása 39
3.1.4 Az emberi tevékenység hatása: 1985 előtti elképzelések 43
3.2 Heterogén folyamatok a sztratoszférában 45
3.2.1 Az ózonlyuk 45
3.2.2 A védekezés lehetőségei 49
3.3 Troposzferikus ózon 50
3.3.1 A probléma fölvetése 50
3.3.2 Ózon keletkezése szennyezett levegőben 52
3.3.3 A troposzferikus ózon nagyléptékű keletkezése 55
4. Szénvegyületek gázfázisú reakciói 57
4.1 Metán 57
4.1.1 A metán elbomlása 57
4.1.2 A metán oxidációjának termékei 59
4.2 Egyéb szénhidrogének 60
4.2.1 Források és légköri koncentrációk 60
4.2.2 A szénhidrogének légköri oxidációja 64
4.3 A szén-monoxid kémiája 66
4.3.1 Szén-monoxid forrása és koncentrációja 66
4.3.2 A szén-monoxid oxidációja 68
4.3.3 A reaktív szénvegyületek légköri körforgalma 69
5. Szerves és szervetlen kén a légkörben 71
5.1 Redukált kénvegyületek 71
5.1.1 A kérdés felvetése 71
5.1.2 A kén-hidrogén és dimetil-szulfid oxidációja 72
5.1.3 A szén-diszulfid és karbonil-szulfid oxidációja 73
5.2 Kén-dioxid és szulfát 75
5.2.1 A kén-dioxid forrásai és koncentrációja 75
5.2.2 A kén-dioxid átalakulása 76
5.2.3 A kén-dioxid száraz ülepedése 78
5.2.4 A kén-dioxid és szulfát légköri körforgalma 79
6. A légköri aeroszol 81
6.1 Aeroszolok keletkezése és dinamikája 81
6.1.1 Defmíció és dinamika 81
6.1.2 Aeroszol részecskék keletkezése
kémiai reakcióval és kondenzációval 85
6.1.3 Aeroszol részecskék keletkezése a felszín aprózódásával 91
6.1.4 Nagyság szerinti eloszlás 93
6.2 Az aeroszol részecskék kémiai összetétele 95
6.2.1 Troposzféra: szervetlen anyagok 95
6.2.2 Troposzféra: szerves anyagok 99
6.2.3 Sztratoszferikus aeroszol 102
6.2.4 Összefüggés a vízben oldódó részecskék
és a relatív nedvesség között 103
6.3 Optikai tulajdonságok; az aeroszol részecskék hatása az éghajlatra 104
6.3.1 A fény szóródása és elnyelődése 104
6.3.2 A troposzferikus aeroszol éghajlati hatásai 108
7. A víz szerepe a kémiai folyamatok szabályozásában 111
7.1 Felhő- és csapadékképződés 111
7.1.1 A víz légköri körforgalma 111
7.1.2 A felhők keletkezése 111
7.1.3 Csapadékképződés 115
7.2 Nyomanyagok kimosódása 119
7.2.1 Aeroszol részecskék 119
7.2.2 Nyomgázok 120
7.3 A felhő- és csapadékvíz kémiai összetétele 125
7.3.1 Felhők és ködök 125
7.3.2 A csapadékvíz kémiai összetétele 127
8. Levegőkémiai folyamatok modellezése 131
8.1 A modellek általános jellemzése 131
8.1.1 Bevezetés: a környezeti modellek jelentősége 131
8.1.2 Doboz (boksz) - modell 133
8.2 Egy- és többdimenziós modellek 135
8.2.1 Egydimenziós modellek 135
8.2.2 Kétdimenziós modellek 137
8.2.3 Háromdimenziós modellek 138
I. Melléklet: A légkör szerkezete 141
II. Melléklet: A sztratoszferikus ózon ciklusának klasszikus modellje 143
III. Melléklet: Gőzök nukleációja 145
III. 1 Homogén nukleáció 145
III. 1.1 Egyetlen gőz nukleációja 145
III. 1.2 Két gőz homogén nukleációja 148
III.2 Heterogén kondenzáció 148
111.2.1 Oldhatatlan kondenzációs magvak 148
111.2.2 Oldódó részecskék 149
IV. Melléklet: A szén-dioxid hatása a légköri vizek pH-jára 153

Irodalomjegyzék 155

Tárgymutató 163

Témakörök