Giáo trình hóa học môi trường 2004 - Chương 1

HÓA HỌC CỦA KHÍ QUYỂN (ATMOSPHERE CHEMISTRY)Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Phạm vi của khí quyển trải rộng ra bắt đầu từ phía dưới mặt đất, nơi khí xâm nhập vào những chỗ rỗng như các hang động thiên nhiên trong Thạch quyển và các hang trú ngụ của động vật trong Thổ quyển, cho đến độ cao hơn 10,000km trên bề mặt của Trái đất, nơi mà khí cứ loãng dần đi và trở nên không...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình hóa học môi trường 2004 - Chương 1 CHƯƠNG 1 HÓA HỌC CỦA KHÍ QUYỂN (ATMOSPHERE CHEMISTRY)Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lạibởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Phạm vi của khí quyển trải rộng ra bắt đầu từ phía dướimặt đất, nơi khí xâm nhập vào những chỗ rỗng như các hang động thiên nhiên trongThạch quyển và các hang trú ngụ của động vật trong Thổ quyển, cho đến độ cao hơn10,000km trên bề mặt của Trái đất, nơi mà khí cứ loãng dần đi và trở nên không thểphân biệt được với bầu khí quyển của mặt trời.Khí quyển được cấu tạo từ nitơ (78,1% theo thể tích) và oxi (20,9%), với một lượng nhỏacgon (0,9%), cacbon dioxit (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất khíkhác. Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tiacực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm.1 Thành phần của khí quyểnThành phần khí quyển trái đất khá ổn định theo phương nằm ngang và thay đổi theophương thẳng đứng. Phần lớn khối lượng 5.1015 tấn của toàn bộ khí quyển tập trung ởtầng đối lưu và bình lưu. Hình 1.1: Các chất khí ở tầng đối lưu 1 Bảng 1.1: Thành phần cấu tạo của không khí sạchKhí Nồng độ (ppm) Thời gian tồn tạiAr 9.340 ---Ne 18 ---Kr 1,1 ---Xe 0,09 --- 106 yrsN2 780.840O2 209.460 10 yrsCH4 1,65 7 yrsCO2 332 15 yrsCO 0,05-0,2 65 daysH2 0,58 10 yrsN2O 0,33 10 yrs 10-5 – 10-4SO2 40 days 10-4 – 10-3NH3 20 days 10-6 – 10-2NO + NO2 1 day 10-2 - 10-1O3 10-5 – 10-3HNO3 1 dayH2O Đa dạng 10 daysHe 5,2 10 yr (Nguồn: Đặng Kim Chi, 2006) 2Bảng 1.2: Nồng độ của các chất khí ở tầng đối lưu và trong không khí bị ô nhiễm ở các khu đô thị (New York, Mexico City) Loại Tầng đối lưu (ppb) Không khí bị ô nhiễm (ppb) SO2 1 – 10 20 – 200 CO 120 1.000 – 10.000 NO 0,01 – 0,05 50 – 750 NO2 0,1 – 0,5 50 – 250 O3 20 – 80 100 – 500 HNO3 0,02 – 0,3 3 – 50 NH3 1 10 – 25 HCHO 0,4 20 – 50 HCOOH 1 – 10 HNO2 0,001 1–8 CH3C(O)O2NO2 5 – 35 Các Hydrocacbon 500 - 1200 không metan(Nguồn: Air pollution - Mc Graw Hill)2 Sự phân tầng của khí quyểnCấu trúc tầng của khí quyển được hình thành do kết quả của lực hấp dẫn và nguồn phátsinh khí từ bề mặt trái đất, có tác động to lớn trong việc bảo vệ và duy trì sự sống tráiđất. Khí quyển trái đất có cấu trúc phân lớp với các tầng đặc trưng từ dưới lên trên nhưsau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian, tầng nhiệt và tầng điện ly.• Tầng đối lưu là tầng thấp nhất của khí quyển, ở đó luôn có chuyển động đối lưu củakhối không khí bị nung từ mặt đất, thành phần khí khá đồng nhất. Ranh giới trên củatầng đối lưu trong khoảng 7 - 8km ở hai cực và 16 - 18km ở vùng xích đạo. Tầng đốilưu là nơi tập trung nhiều nhất hơi nước, bụi và các hiện tượng thời tiết chính như mây,mưa, tuyết, mưa đá, bão...Trong tầng đối lưu, thành phần các chất khí chủ yếu tương đối ổn định, nhưng nồng độCO2 và hơi nước dao động mạnh. Lượng hơi nước thay đổi theo thời tiết khí hậu, từ 4%thể tích vào mùa nóng ẩm tới 0,4% khi mùa khô lạnh. Trong không khí tầng đối lưuthường có một lượng nhất định khí SO2 và bụi.Chất oxi hóa cơ bản ở tầng thấp của khí quyển là ozon (O3) và gốc hydroxyl. Ozon đượcsinh ra trong tầng đối lưu do sự oxi hóa gốc peroxyl của NO 3 NO2 + RO* NO + RO2 NO + O* NO2 + hv O* + O2 + M O3• Tầng bình lưu nằm trên tần ...