Химия атмосферы

Химия атмосферы - это отрасль науки, в которой изучается химия атмосферы Земли и других планет. Это междисциплинарная область исследований, которая опирается на химию окружающей среды, физику, метеорологию, компьютерное моделирование, океанографию, геологию и вулканологию и другие дисциплины. Исследования связаны с другими областями исследований, такими как климатология.

Изучение атмосферы включает в себя изучение взаимодействия атмосферы с живыми организмами. Состав земной атмосферы изменяется в результате природных процессов, таких как вулканические выбросы, молнии и бомбардировки солнечными частицами из короны Солнца. Он также изменяется под воздействием человеческой деятельности. Некоторые из этих изменений наносят вред здоровью человека, культурам и экосистемам. Примерами проблем являются кислотные дожди, истощение озонового слоя, фотохимический смог, парниковые газы и глобальное потепление. Химики атмосферы изучают причины этих проблем. Химики атмосферы предлагают теории этих проблем, а затем теорию и возможные решения. Химики атмосферы также отмечают влияние изменений в правительственной политике.

История

Древние греки считали воздух одним из четырех элементов. Первые научные исследования состава атмосферы начались в 18 веке. Такие химики, как Джозеф Пристли, Антуан Лавуазье и Генри Кавендиш, провели первые измерения состава атмосферы.

В конце 19-го и начале 20-го веков интерес сместился в сторону следовых составляющих с очень малыми концентрациями. Одним из важных открытий в области химии атмосферы стало открытие озона Кристианом Фридрихом Шёнбейном в 1840 году.

Концентрации следовых газов в атмосфере со временем изменились, так же как и химические процессы, которые образуют и разрушают соединения в воздухе. Двумя важными примерами этого были объяснения Сиднея Чепмена и Гордона Добсона о том, как создается и поддерживается озоновый слой, и объяснение фотохимического смога Ари Ян Хааген-Смита. Дальнейшие исследования по вопросам озона привели к присуждению в 1995 году Нобелевской премии по химии, которая была разделена между Полом Крутценом, Марио Молиной и Фрэнком Шервудом Роуландом.

В 21 веке фокус снова смещается. Химия атмосферы все больше изучается как одна из частей системы Земли. Раньше ученые концентрировались на химии атмосферы по отдельности. Сейчас ученые изучают химию атмосферы как часть единой системы с остальной частью атмосферы, биосферой и геосферой. Причина этого - связь между химией и климатом. Например, изменение климата и восстановление озоновой дыры влияют друг на друга. Кроме того, состав атмосферы взаимодействует с океанами и наземными экосистемами.

Методика

Наблюдения, лабораторные измерения и моделирование являются тремя центральными элементами атмосферной химии. Все три метода используются вместе. Например, наблюдения могут свидетельствовать о том, что существует больше химического соединения, чем считалось ранее возможным. Это будет стимулировать новые моделирование и лабораторные исследования, которые повысят научное понимание до такой степени, что наблюдения могут быть объяснены.

Наблюдение

Наблюдения за химией атмосферы имеют важное значение. Ученые записывают данные о химическом составе воздуха с течением времени, чтобы наблюдать за любыми изменениями. Одним из примеров этого является Keeling Curve - серия измерений с 1958 года по настоящее время, которые показывают неуклонный рост концентрации углекислого газа. Наблюдения за химическим составом атмосферы ведутся в таких обсерваториях, как Мауна-Лоа, а также на передвижных платформах, таких как самолеты, корабли и воздушные шары. Наблюдения за составом атмосферы все чаще проводятся с помощью спутников, которые дают глобальную картину загрязнения воздуха и химии. Преимущество наблюдений за поверхностью заключается в том, что они обеспечивают долгосрочную регистрацию с высоким разрешением по времени, но предоставляют данные из ограниченного вертикального и горизонтального пространства. Некоторые наземные приборы, такие как LIDAR, могут обеспечивать профили концентрации химических соединений и аэрозолей, но они все еще ограничены в горизонтальной области, которую они охватывают. Многие наблюдения передаются в режиме он-лайн.

Лабораторные измерения

Измерения, сделанные в лаборатории, необходимы для нашего понимания источников и поглотителей загрязняющих веществ и соединений, встречающихся в природе. Лабораторные исследования показывают, какие газы реагируют друг с другом и как быстро они реагируют. Ученые измеряют реакции в газовой фазе, на поверхностях и в воде. Ученые также изучают фотохимию, которая количественно определяет, как быстро молекулы расщепляются под воздействием солнечного света и что это за продукты. Ученые также изучают термодинамические данные, такие как коэффициенты Генриха.

Вопросы и ответы

В: Что такое атмосферная химия?


О: Атмосферная химия - это отрасль науки, в которой изучается химия атмосферы Земли и других планет. Она опирается на множество дисциплин, таких как химия окружающей среды, физика, метеорология, компьютерное моделирование, океанография, геология и вулканология.

В: Как изучение атмосферы включает в себя изучение живых организмов?


О: Исследование химии атмосферы также включает изучение взаимодействий между атмосферой и живыми организмами.

В: Каковы некоторые примеры проблем, вызванных деятельностью человека?


О: Примеры проблем, вызванных деятельностью человека, включают кислотные дожди, разрушение озонового слоя, фотохимический смог, парниковые газы и глобальное потепление.

В: Что делают химики-атмосферники для решения этих проблем?


О: Химики-атмосферники предлагают теории об этих проблемах, а затем проверяют их на предмет возможных решений. Они также отмечают последствия изменений в государственной политике, связанных с этими проблемами.

В: Как состав земной атмосферы меняется естественным образом?


О: Состав земной атмосферы меняется в результате естественных процессов, таких как выбросы вулканов, молнии и бомбардировка солнечными частицами из короны Солнца.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3