ატმოსფერული ქიმია

სატელიტიდან გადაღებული გემების გამონაბოლქვი ატლანტის ოკეანეში მაისი 11, წელი 2005

ატმოსფერული ქიმია — მეცნიერების დარგი, რომელიც შეისწავლის დედამიწის და სხვა პლანეტების ატმოსფეროს ქიმიურ შედგენილობას. ეს დარგი ეყრდნობა ისეთ მეცნიერებებს როგორიცაა ეკოლოგიური ქიმია, ფიზიკა, მეტეოროლოგია, კომპიუტერული მოდელირება, გეოლოგია და ვულკანოლოგია. უკავშირდება სხვა მეცნიერულ დისციპლინებს, მაგალითად, როგორიც არის კლიმატოლოგია.

დედამიწის ატმოსფეროს კომპოზიცია და ქიმია მნიშვნელოვანია სხვადასხვა მიზეზების გამო, მაგრამ უპირველესი არის ინტერაქცია ატმოსფეროსა და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის. დედამიწის ატმოსფეროს კომპოზიცია იცვლება ბუნებრივი მოვლენების შედეგად; მაგალითად, ვულკანის ამოფრქვევისას ან ჭექაქუხილის დროს (წარმოიქმნება მჟავა ოქსიდი, რაც შემდეგ იწვევს მჟავა წვიმების წარმოქმნას). ატმოსფერო დიდად შეიცვალა ადამიანის ზემოქმედების შედეგად. ატმოსფერული ქიმიის რიგი პრობლემებია მჟავა წვიმები, ოზონის შრის დათხელება, ფოტოქიმიური სმოგის და სითბური აირების წარმოქმნა.

დედამიწის ატმოსფეროს შედგენილობა

ძირითადი აირები, რომლებსაც შეიცავს დედამიწის ატმოსფერო^[1]^[2]^[3]^[4]

აირი		მოცულობა
სახელი	ფორმულა	ppmv-ში	პროცენტებში
აზოტი	N2	780,840	78.084%
ჟანგბადი	O2	209,460	20.946%
არგონი	Ar	9,340	0.9340%
ნახშირორჟანგი	CO2[5]	413.32	0.041332%
ნეონი	Ne	18.18	0.001818%
ჰელიუმი	He	5.24	0.000524%
მეთანი	CH4[6]	1.87	0.000187%
კრიპტონი	Kr	1.14	0.000114%

აირების ეს ფარდობითი კონცენტრაცია მუდმივია დაახლოებით 10 000 მეტრის სიმაღლემდე.^[7]

მეთანის და ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია სეზონებისა და ადგილმდებარეობის მიხედვით განსხვავებულია. ჰაერის საშუალო მოლეკულური მასა შეადგენს 28,97 გრ/მოლ, ხოლო ამ ცხრილში ოზონი (ჟანგბადის ალოტროპია) არ შედის, რადგან იგი სტრატოსფეროშია გავრცელებული და ახასიათებს კონცენტრაციის მაღალი ცვალებადობა.

ისტორია

აზოტის დიოქსიდის გავრცელება დედამიწის ატმოსფეროში 2014 წელს

ძველი ბერძნები ჰაერს ოთხი ელემენტიდან როგორც ერთ-ერთს ისე განიხილავდნენ. ატმოსფეროს შედგენილობის შესწავლა პირველად დაიწყეს XVIII საუკუნეში. მეცნიერებმა ჟოზეფ პრისტლმა, ანტუან ლავუაზიემ და ჰენრი კავენდიშმა ჩაატარეს პირველი გამოთვლები ატმოსფეროს შედგენილობაზე. XIX–XX საუკუნეებში კონცენტრაცია მცირედ შეიცვალა. 1840 წელს კრისტიან ფრიდრიხ შონბინის მიერ აირ ოზონის აღმოჩენა ატმოსფერული ქიმიისთვის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა გახდა. უკვე XXI საუკუნეში ატმოსფერული ქიმია შეისწავლის ქიმიასა და კლიმატს შორის კავშირს; მაგალითად, ოზონის ხვრელის წარმოქმნა-აღდგენას და სხვა ცვლილებებს, ოკეანეებისა და მიწისზედა ეკოსისტემების ატმოსფეროს შემადგენლობის ურთიერთქმედებებს.

მეთოდოლოგია

ატმოსფერული მეცნიერება მუდმივად ახორციელებს დაკვირვებას ატმოსფეროში არსებულ სხვადასხვა აირზე, მაგალითად ისეთი სითბური აირების მომატება-შემცირებაზე, როგორიცაა მეთანი ან ნახშირორჟანგი; აგრეთვე მუშაობს იმ საკითხზე, თუ როგორ უნდა იქნას აცილებული ოზონის ხვრელების წარმოქმნა, რომელი სხვა აირები მოქმედებენ მასზე და რა ღონისძიებები უნდა გატარდეს ოზონის შრის გათხელების თავიდან ასაცილებლად. 1985 წელს ვენის კონვენციას 20 ქვეყნის წარმომადგენელმა მოაწერა ხელი და დადგინდა, რომ ხმარებიდან ამოეღოთ ისეთი ნივთიერებები, რომლებიც ახდენენ ოზონის მოლეკულის დაშლას, მაგალითისთვის ერთ ატომურ ქლორს აქვს თვისება 100 000 მოლეკულა ოზონი დაშალოს მანამ, სანამ კატალიზური ციკლი არ დამთავრდება. ოზონის მოლეკულის მთავარი მტერია ქლორფთორორგანული^[8] ნაერთები, მეორენაირად ფრეონები^[9][10] ისინი მარტივად აქროლად ნივთიერებებს წარმოადგენენ და ეს ნაერთები თხევადი მდგომარეობიდან აირადში გადასვლისას სითბოს კარგავენ და ცივდებიან; მათ ძირითადი გამოყენება აქვთ მაცივარ აგენტებში

ორი მოლი აზოტის მონოქსიდის და ოზონის მოლეკულის ურთიერთქმედებით მიიღება დიაზოტის მონოქსიდი და ორი მოლი ჟანგბადის მოლეკულა

2NO + O₃ → N₂O + 2O₂

რესურსები ინტერნეტში

• IGAC The International Global Atmospheric Chemistry Project
• The Cambridge Atmospheric Chemistry Database is a large constituent observational database in a common format.
• Environmental Science Published for Everybody Round the Earth
• NASA-JPL Chemical Kinetics and Photochemical Data for Use in Atmospheric Studies
• Kinetic and photochemical data evaluated by the IUPAC Subcommittee for Gas Kinetic Data Evaluation
• Tropospheric chemistry
• Calculators for use in atmospheric chemistry დაარქივებული 2010-12-09 საიტზე Wayback Machine.
• An illustrated elementary assessment of the composition of air.

სქოლიო

1. Cox, Arthur N., რედ. (2000), Allen's Astrophysical Quantities (Fourth რედ.), AIP Press, pp. 258–259, ISBN 0-387-98746-0
2. Haynes, H. M., რედ. (2016–2017), CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th რედ.), CRC Press, p. 143, ISBN 978-1-4987-5428-6, which cites Allen's Astrophysical Quantities but includes only ten of its largest constituents.
3. National Aeronautics and Space Administration (1976), U.S. Standard Atmosphere, 1976, p. 3, http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770009539.pdf
4. Allen, C. W. (1976), Astrophysical Quantities (Third რედ.), Athlone Press, p. 119, ISBN 0-485-11150-0, http://archive.org/details/AstrophysicalQuantities/page/n127
5. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide, 2019, http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/. წაკითხვის თარიღი: 2019-05-31
6. Trends in Atmospheric Methane, 2019, http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4/. წაკითხვის თარიღი: 2019-05-31
7. Air Composition. The Engineering ToolBox. ციტატა: „The composition of air is unchanged until elevation of approximately 10.000 m“ ციტირების თარიღი: 2017-07-04.
8. Andino, Jean M. (October 21, 1999). „Chlorofluorocarbons (CFCs) are heavier than air, so how do scientists suppose that these chemicals reach the altitude of the ozone layer to adversely affect it?“. Scientific American. 264: 68.
9. Stratospheric Ozone Depletion by Chlorofluorocarbons (Nobel Lecture)—Encyclopedia of Earth. Eoearth.org. დაარქივებულია ორიგინალიდან — სექტემბერი 9, 2011. ციტირების თარიღი: ივნისი 18, 2019.
10. Scientific Assessment of Ozone Depletion 2010, National Oceanic & Atmospheric Administration