Ατμοσφαιρική Χημεία και Θερμοκηπικά Αέρια

Παρουσίαση με θέμα: "Ατμοσφαιρική Χημεία και Θερμοκηπικά Αέρια"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ατμοσφαιρική Χημεία και Θερμοκηπικά Αέρια
Ατμοσφαιρική Χημεία και Θερμοκηπικά Αέρια Κολιός Σταύρος ΠΜΣ Φυσικής Περιβάλλοντος

2 Το φαινόμενο του Θερμοκηπίου
Εισερχόμενη Ηλιακή ακτινοβολία Ανακλόμενη Ηλιακή Εξερχόμενη Υπέρυθρη Ακτινοβολία Ακτινοβολία Ατμόσφαιρα Επιφάνεια Γης

3 Οι κυριότερες ενώσεις που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου
Οι κυριότερες ενώσεις που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου • Οι ανθρωπογενείς πηγές παίζουν κύριο ρόλο στην εκπομπή σημαντικών θερμοκηπικών αερίων • Η ηλιακή ακτινοβολία και η υδροξυλική ρίζα είναι βασικοί συντελεστές καταστροφής των αερίων αυτών

4 N2O (Υποξείδιο του αζώτου)
• ΄Εχει μεγάλη διάρκεια ζωής και κατορθώνει να φθάσει στη στρατόσφαιρα.Εκεί φωτοδιασπάται σε ΝΟ και κατόπιν μέσω των παρακάτω αντιδράσεων καταστρέφει το όζον: ΝΟ + Ο3 → ΝΟ2 + Ο2 ΝΟ2 + Ο → ΝΟ + Ο2 • Στην τροπόσφαιρα παραμένει αδρανές και δεν περιλαμβάνεται στους ατμοσφαιρικούς ρύπους.

5 CH4 (Μεθάνιο) • Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα περίπου 8,4 χρόνια.
• Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα περίπου 8,4 χρόνια. • Ο κυριότερος τρόπος καταστροφής του στην τροπόσφαιρα είναι μέσω της αντίδρασης: ΟΗ + CH4 → CH3 + Η2Ο • Καταστρέφεται επίσης σε μικρότερο ποσοστό στην στρατόσφαιρα κατά την αντίδρασή του με ΟΗ, Cl και Ο(1D)

6 Η συγκέντρωση του CH4 και του N2O στην ατμόσφαιρα τις τελευταίες δύο δεκαετίες:

7 CFC’s και PFC’s και HFC’s
Kωδικός Xημικός Τύπος ODP Xρόνος ζωής (έτη) CFC-11 CFCl3 1 50±5 CFC-12 CF2Cl2 102 Halon 1301 CF3Br 10 65 Halon 2402 CF3CFBr2 6 - HCFC-22 CF2HCl 0.05 13.3 HCFC-123 C2F3HCl2 0.02 1.4 HCFC-124 C2F4HCl 5.9 HCFC-141b C2FH3Cl2 0.1 9.4 HCFC-142b C2F2H3Cl 0.06 19.5 • Διασπώνται από την ηλιακή ακτινοβολία στην στρατόσφαιρα (λ<240nm) εκτός από τα HFCs που διασπώνται και στην τροπόσφαιρα • Ο χρόνος παραμονής αυτών των ενώσεων στην ατμόσφαιρα είναι πολύ μεγάλος • Παρουσιάζουν αυξητικές τάσεις και ιδίως κάποιοι HFC’s όπως ( HFC-23 και HFC -134a)

8 Συγκέντρωση CF4, CFC-11, CFC-12, SF4 για μία σειρά ετών

9 Συγκεντρώσεις HFC’s για μία σειρά ετών

10 Έμμεσος ρόλος κάποιων αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου
• CO: Επηρεάζει σημαντικά την χημική αλληλεπίδραση ΟΗ – CH4 – O3. Αντιδρά με τις ρίζες ΟΗ σχηματίζοντας CΟ2 • Η2: Μειώνει τις ποσότητες ΟΗ αυξάνοντας εμμέσως τις συγκεντρώσεις CH4 και HFC’s. • ΝΜVOC’s: Επηρεάζουν μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων την συγκέντρωση Ο3 • CFC’s και ΗCFC’s : Αποτελούν θερμοκηπικά αέρια ενώ ευθύνονται και για την καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος • ΝΟχ: Δρώντας καταλυτικά μέσω μίας σειράς φωτοχημικών αντιδράσεων συντελούν στην παραγωγή όζοντος

11 Αλληλεπίδραση CO – NOx στην παραγωγή Ο3
ΟΗ + CO + O2 → CO2 + HO2 HO2 + NO → NO2 + OH NO2 + hv → NO + O(3P) O(3P) + O2 + M → O3 + M • Η μετατροπή του HO2 σε ΟΗ αυξάνει την ποσότητα του ΟΗ στην τροπόσφαιρα με συνέπεια εμμέσως να μειώνονται οι συγκεντρώσεις CO, CH4 και HFC’s. • Όταν δεν υπάρχουν σημαντικές ποσότητες ΝΟ σε μία ατμοσφαιρική περιοχή το CO διασπά το όζον σύμφωνα με την εξής γενική χημική αντίδραση: CO + O3 → CO2 + O2

12 Τροποσφαιρικό όζον (Ο3)
• Το Ο3 παράγεται μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων. Σημαντική θεωρείται και η εισροή ποσοτήτων Ο3 από την στρατόσφαιρα. • Το Ο3 είναι σημαντικός ρυθμιστής της οξειδωτικής ικανότητας της τροπόσφαιρας

13 Το όζον (Ο3) στη στρατόσφαιρα – Ο ρόλος των CFC’s
• Aντιδράσεις παραγωγής: Ο2 + hv → O + O, λ< 242nm O + O2 + M → O3 + M, όπου Μ ένα οποιοδήποτε ατμοσφαιρικό μόριο (π.χ Ν2, Ο2 ή άλλο) • Αντιδράσεις καταστροφής: Ο3 + hv → O + Ο2, λ< 1175nm Και: Χ + Ο3 → ΧO + Ο2 ΧΟ + Ο → Χ + Ο2 Ο + Ο3 → 2Ο2 Όπου Χ μπορεί να είναι Η, ΟΗ, Cl, Br

14 Σενάρια μελλοντικής κατανομής κύριων θερμοκηπικών αερίων

15 Εκτιμήσεις για το μέλλον
• Άνοδος της θερμοκασίας κατά 1,5 – 4,5 ºC. • Άνοδος της μέσης στάθμης της θάλασσας κατά 0,4 – 1m. • Τα μέσα γεωγραφικά πλάτη πιθανόν να καταστούν πιο ξηρά. • Αύξηση της συχνότητας ακραίων καιρικών φαινομένων όπως τυφώνες, πλημμύρες κ.α.

16 Συμπεράσματα • Παρατηρείται αύξηση των περισσότερων θερμοκηπικών αερίων • Ο ρυθμός αύξησης ή μείωσης των αερίων αυτών εξαρτάται σημαντικά από το ΟΗ και την ηλιακή ακτινοβολία • Υπάρχουν αέρια που διαδραματίζουν έμμεσο αλλά παράλληλα σημαντικό ρόλο στο φαινόμενο του θερμοκηπίου • Οι κλιματολογικές αλλαγές προβλέπονται ποικίλες και σημαντικές αν συνεχιστούν οι αυξητικές τάσεις των συγκεντρώσεων των θερμοκηπικών αερίων