Процессы образования и потерь малых атмосферных составляющих

К малым атмосферным составляющим относятся атомарный кислород, озон, оксиды азота, оксиды углерода, метан и др.

Атомарный кислород и озон.

Основными реакциями образовали; потерь атомарного кислорода и озона являются реакции представляющие собой рекомбинацию так называемых "нечетных кислородов". Эти реакции называют кислородным циклом. В присутствии соединений азота, водорода, хлора эти реакции могут каталитически ускоряться (соответственно, азотный, водородный, хлорный циклы):

N0 + 0 - N0₂ + 0₂

азотный цикл 0 + N0₂ - N0 + 0₂

____________________________

О + 0₃ - 20₂

ОН+ 0₃ - N0₂ + 0₂

водородный цикл 0 + Н0₂ - ОН + 0₂

____________________________

О + 0₃ - 20₂

С1+ 0₃ - Сl + 0₂

хлорный цикл 0+ СlO - С1 + 0₂

____________________________

О + 0₃ - 20₂

Приведенные реакции наиболее вероятны на высоте 20-40 км. Вклад различных каталитических циклов зависит от высоты – выше 35 км преобладает хлорный цикл, ниже - азотный.

Оксиды азота

Основные процессы, ответственные за образование оксидов азота, различны на разных высотах. Все разнообразие оксидов азота. или "нечетного азота" в атмосфере начинает формироваться уровне 50-100 км с процессов взаимодействия азота с кислородом и фотолиза:

N₂ + O₂ + hy → 2NO

2NO + O₂ + hy → 2NO₂

NO₂ + hy → NO + O

Основными процессами удаления NO и NO₂ являются реакции их вращения в NO₃, N₂O₅, НNO₂ и НNO₃ с последующим вымыванием образующихся кислот дождем из тропосферы на земную поверхность.

Профиль концентрации НNO₃ характеризуется малыми концентрациями в области ниже 14 км, максимальной концентрацией ~ 1,5 – 10¹⁰ см^-3 на уровне 19 + –5 км и стабильным уменьшением концентрации выше указанных высот.

Оксиды углерода и метан.

Диоксид углерода С0₂ является важной, хотя и малой атмосферной составляющей. Он играет основную роль в переносе инфракрасного излучения в земной атмосфере. Диоксид угле­рода непрерывно образуется у поверхности Земли за счет биологической активности и в процессах окисления.а также выделяется из океанов. В мезосфере и термосфере С0₂ до некоторой степени может подвергаться диссоциации солнечным излучением, однако часто в расчетах принимают, что до высоты мезопаузы его отношение в атмосферной смеси то же, что и на уровне Земли. На больших же высотах С0₂ находится в диффузионном равновесии.

Монооксид углерода в тропосфере составляет 0,1 – 0,2∙10^-8см ' Источниками его образования являются:

– процессы сгорания органического топлива в условиях недостатка кислорода (двигатели внутреннего сгорания);

– процессы окисления метана в дневной тропосфере;

Эти источники являются основными в формировании вертикального распределения СО до высот 35–70 км. В тропосфере в формировании вертикального распределения монооксида углерода заметную роль играют также и процессы переноса. На больших высотах существенным становится фотолиз С0₂.

Метан образуется на уровне Земли при анаэробном разложении органических веществ. Обычно считают, что в тропосфере концентрация метана в атмосферном воздухе та же, что и на уровне Земли, но в мезосфере он подвергается фотодиссоциаши, а в стратосфере диссоциирует в процессах окисления.

Дата добавления: 2015-07-14