Alsó légkör - Alap

ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH

Alsó légkör: Alap

1. A troposzféra bemutatása
A troposzféra - változás a magassággal és a hõmérséklet
Különbözõ tájak - vízszintes kiterjedés
Mibõl áll a troposzférikus levegõ?
Munkalap 1.1
Munkalap 1.2

2. Üvegházhatás, napsugárzás és a bioszféra
Üvegházhatás és a napsugárzás
Üvegházgázok és hatásaik
Bioszféra kibocsátása
A növénytakaró égése
Munkalap 2.1
Munkalap 2.2
Munkalap 2.3

3. Ózon és nitrogén oxidok, mint kulcsvegyületek
Troposzférikus ózon
Nitrogén oxidok - Kialakulásuk és fontosságuk
Ózon szmog
Munkalap 3.1
Munkalap 3.2

A nitrogén oxidok fontos szerepet játszanak a légköri folyamatokban. Hogyan alakulnak ki, miért fontosak?

1. Közlekedés - még mindig egy fontos nitrogén oxid
forrás(c) FreeFoto.com

Honnan származnak a nitrogén oxidok?

A legfontosabb nitrogén oxid a nitrogén monoxid NO és a nitrogén dioxid NO2. Kettõjüket együtt NOx-nek is nevezzük. A nitrogén molekula (N2) a levegõben nagyon stabil, és nem könnyû oxidálni. Néhány baktérium kifejlesztett egy speciális eljárást, amivel felbontja a N-N hármas kötést és oxidált vegyületet alakít ki. Ennél messze lényegesebb az a folyamat, ahol a kötés hõ hatására szakad fel. Ez csak extrém körülmények között megy végbe. Egy példa az üzemanyag elégése az autó motorjában. A legtöbb antropogén (= ember általi) NOx ebbõl a forrásból származik. Ez más nagyon forró reakcióban is elõfordulhat, például az égõ biomassza legmelegebb lángjaiban. Végül a villámlás is egy fõ forrás. A kisülési csatornában a hõmérséklet eléri a 30,000 Celsius-fokot, és itt könnyen felbomlanak a nitrogén kötései

2. jobb: A villámlás másik fontos nitrogén oxid forrás. 
kép: Bernhard Mühr  Karlsruher Wolkenatlas

Hol szerepelnek?

A légköri kémiában majdnem mindenhol találkozunk NOx-kel (= NO + NO2)és más nitrogén-oxidokkal. Az éjszaka alatt nitrát gyökök NO3 alakulnak ki, amik a legerélyesebb oxidánsok. A gyök egy kémiai fajta, melyek nagyon instabilak, és általában nagyon gyorsan reakcióba lépnek.
Ha N2O5 alakul ki a szennyezett levegõben, reakcióba lép a cseppekkel, vagy a nedves felszínnel és salétromsav HNO3 alakul ki. A HNO3 hozzájárul az esõ savas jellegéhez. A salétromsav, ami a nap alatt is kialakulhat a NO2 oxidácója során, az elsõdleges módja annak, hogy a nitrogén oxidok ismételten kikerüljenek a légkörbõl, vagy száraz, vagy nedves ülepedéssel (esõ révén kimosódva).
A salétromsav a sarki sztratoszférikus felhõkben is megtalálható. A salétromsav trihidrát képezi azokat a részecsket, amelyek az ózonlyuk kialakulásáért felelõsek (részletek: Felsõ légkör – Haladó- 2. fejezet).

3. Hol szerepelnek a nitrogén oxidok a légköri folyamatokban? Az ábra ad egy (nem teljes) kitekintést a légköri kémia fontos folyamatairól. A sárga alapszínen a nappali, a szürkén az éjszakai folyamatok találhatók.
A nagyításhoz kattints a képre! (100 K)
készítette: Elmar Uherek ESPERE-nek

Nitrogén vegyületek nevei:

Nitrogén oxidok mint gázok nagyon fontosak a troposzférikus ózon kialakulásában és lebomlásában, mert a katalitikus körfolyamat résztvevõi. Ez fõleg azért van, mert a NO2 napfény hatására fotokémiailag elbomlik. NO képzõdik, ami ismét NO2-dá alakul. Az ózon mint a többi szerves peroxi gyök (instabil oxidált vegyület) bekerülhet ebbe a körfolyamatba, mint ahogy részletesen látni fogjuk a következõkben.
Az autókban lévõ katalizátor feltalálásának fõ oka az volt, hogy elkerüljük a túl nagynitrogén oxid kibocsátást. Túl sokat bocsátunk ki az égési folyamat során, különösen az autókból, ami megzavarja a légköri egyensúlyt.
Dinitrogén oxid kialakulhat, például baktériumok révén az úgynevezett lebontási folyamat során. Ilyen pici elõ szervezetek mikrobiológiája fontos szerepet játszanak a nitrogén körfolyamatban. Azonban a N2O nem lép reakcióba a troposzférában. Direkt módon a sztratoszférába kerül, ahol napfény hatására (fotolízis) felbomlik.
Az ammónia a legfontosabb alapvetõ gáz a légkörben. Forrásai például az állattartó telepek és a trágya, de mikrobiológiai bomlásból (baktériumok révén) szintén keletkezik. A salétromsavval együtt sórészecskét, ammóniumnitrátot NH4NO3 alkothat.

Nitrogén oxidok a levegõkémia középpontjában

Még ha nem is néztük végig pontosan a nitrogén oxidok kémiáját, jegyezzük meg, hogy ezek az anyagok bizonyos mértékig a levegõkémia szívét alkotják. A kémiai vegyületek fõ része, mely oxidálódik, kikerülhet a légkörbõl, átalakulhat más vegyületté, ha közvetve vagy közvetlenül érintkezik a NO-dal vagy NO2-dal.

4. Nitrogén oxidok - a levegõkémia középpontjában
kép: Elmar Uherek

Kapcsolódó oldalak:

Nitrát gyökök speciális szerepet játszanak éjszaka. Olvass róla többet:
Alsó légkör - Haladó - 1. Fejezet - Éjszaka és a nitrátok
További információt találsz a nitrogén oxidok kémiájáról az ózonlyukban betöltött szerepük esetében:
Felsõ légkör - Haladó - 2. Fejezet - A klór kémiája

Az oldalról:

szerzõ: Dr. Elmar Uherek - MPI for Chemistry, Mainz
tudományos bíráló: Dr. Rolf von Kuhlmann, MPI for Chemistry, Mainz
pedagógiai bíráló: Michael Seesing - Duisburgi Egyetem - 2003-07-02
utolsó javítás: 2004-04-30