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

Az ózon szmog a nagyvárosok levegõszennyezésének része. Az ózon bonyolult folyamatban alakul ki, amiben a nitrogén oxidok is résztvesznek. Az ózon képzõdése és lebomlása is a folyamathoz tartozik. Példa arra, hogy a levegõben mennyire különbözõ folyamatok között van kapcsolat.

Mi történik a városban?

Az egyszerûség kedvéért tegyük fel, hogy majdnem minden nitrogén-oxidot az autókban lejátszódó égési folyamatból származik. A NO-ban gazdag levegõ felemelkedik az utcákról és az autópályákról. Az elsõ reakció, ami végbemegy, az nem az ózon keletkezése, hanem az ózon lebomlása, mivel a NO-t az ózon oxidálja, és NO2-véalakítja. Valóban, közvetlenül az utcák felett és közel az autóutakhoz az ózon koncentrációja gyakran nagyon alacsony. Ózon szmog idején az ózon koncentrációja a városban alacsonyabb lehet, mint a környezõ vidéki területeken. A NOx-ben gazdag levegõ fáklya formájában a széllel vidékre szállítódik.

1. NOx kibocsátás a városban
A folyamatok termékeit a szél kiviszi a városból
kép: Anja Kaiser © ESPERE
Kattints a képre a nagyításhoz!

A szerves összetevõk honnan származnak?

Az ózon kialakulásához azonban szükséges másik partner is, ami nem más, mint a szerves peroxidok. Honnan származnak ezek? Szerves molekulákat bocsátanak ki az erdõk és más növények, de van emberi forrása is (például: oldószerek vagy a benzinkutaknál az üzemanyag). Megmutatjuk néhány szerves vegyület szerkezetét, amit RH-val rövidítünk. Ezek a vegyületek kémiai reakcióba lépnek a levegõben. Az egyik leggyakoribb reakció a hidroxi-gyökökkel (OH) zajlik le, ehhez napfény szükséges. Ezután egy oxigén molekulával egyesül. Az eredmény egy peroxi gyök RO2. R jelenti a szerves részt, a molekula azon része, amelyik nem vesz részt a reakcióban. A gyököknek van egy szabad elektronjuk, melyet egy ponttal jelölünk, és nagyon reaktívvá teszi õket.

2. szerves kibocsátás az erdõkbõl, és az iparból
kép: Anja Kaiser © ESPERE
A nagyításhoz kattints a képre!

Mikor vannak a legkedvezõbb feltételek az ózon szmog kialakulásához?

A város körül a vidéki területek felett az ózonképzõdés elkezdõdhet
1) Fotolízis réven a nitrogén-*dioxid NO2felbomlik és O atom és nitrogén-monoxid képzõdik
2) Az O atom reakcióba lép a levegõben lévõ molekuláris oxigénnel, és kialakul az ózon (O3).
3) Nitrogén-monoxid reakcióba lép a peroxi-gyökkel  RO2 és ismét nitrogén-dioxid NO2 keletkezik.
4) Az ózon egy részét a NO elbontja a peroxi gyök RO2koncentrációjától függõen.

3. Az ózon szmog kialakulása
kép: Anja Kaiser © ESPERE
A nagyításhoz kattints a képre!

Végül a peroxi-*gyökök elfogynak, az ózon egészen addig képzõdik, míg nitrogén-oxidok a ciklust végig tudják csinálni. Ez csak akkor történhet meg, ha
a) elegendõ napfény van a hatékony fotolízishez (forró nyári napokon)
b) a peroxi-gyökök és a nitrogén-oxidok mennyisége kedvezõ az ózon kialakulásához.

4. A teljes ózon oxidációs ciklus
kép: Anja Kaiser © ESPERE

Ha nincsen nitrogén-oxid, akkor a reakció nem játszódik le.
Ha túl sok a nitrogén-oxid, a feleslegben lévõ része nemcsak a peroxi-gyökökkel lép reakcióba, hanem az ózont is bontja.
Ha nincsen napfény, NO nem tud újrakeletkezni, és a képzõdéshez a peroxi-gyökök mennyisége nem elegendõ.
Általában tiszta levegõben a nitrogén-oxidok mennyisége nem elegendõ a szmog kialakulásához. De ha az ember túl sokat bocsát ki, akkor kialakulhat az ózon szmog. Hasonló helyzet lehet ha növényzet ég, ahol a lángokban nitrogén-oxidok képzõdnek.

Kapcsolódó oldalak

Olvass többet 'A troposzférikus ózonképzõdést hogyan fékezik meg' témáról:
Alsó légkör - Haladó - 3. Fejezet - Ózon többlet

Az oldalról:

szerzõ: Dr. Elmar Uherek - MPI Mainz
tudományos lektor: Dr. Rolf von Kuhlmann - Max Planck Inst. for Chemistr, Mainz
pedagógiai lektor: Michael Seesing - Duisburgi Egyetem - 2003-07-02
utolsó frissítés: 2008-10-10