Азота в стратосфере

В гл. 10 мы ознакомились с простейшим случаем гомогенного катализа на примере разложения озона О3 под действием NO. В этом примере моноксид азота играет роль катализатора, реагируя с О3, в результате чего образуются NO и О . Затем образующийся NO2 реагирует с атомарным кислородом, присутствующим в стратосфере, и в результате снова получается NO и в качестве второго продукта Oj. Последовательность этих реакций и их окончательный результат описываются уравнениями [c.26]

Процессы с участием заряженных частиц определяют не только состав и концентрацию ионов, но оказывают заметное влияние на содержание нейтральных активных частиц в атмосфере. Так, изменение скорости образования ионов в стратосфере приводит к изменению скорости образования оксидов азота, разрушающих стратосферный озон. На высотах 80-90 км ионизация Oj и р-ция о/ с HjO приводят к образованию Н и ОН. При рекомбинации мол. ионов в ионосфере рождаются возбужденные и невозбужденные горячие атомы (обладающие избыточной кинетич. энергией). [c.270]

За 4,6 млрд. лет существования нашей планеты установилось равновесие, и жизнь на Земле возникла и развилась при определенном равновесном составе атмосферы. Однако интенсивное развитие сверхзвуковой авиации начинает оказывать влияние на создавшееся в атмосфере равновесие. Поскольку сверхзвуковые самолеты предназначены для полетов в стратосфере, верхний предел которой подходит к озоновому слою, то появляется опасность влияния сверхзвуковой техники на этот слой. При сгорании топлива в двигателях самолетов в довольно больших количествах образуются оксиды азота. [c.109]

Более 99% атмосферы составляют три газа— азот, кислород и аргон. Их содержание в воздухе по объему равно 78,09, 20,95 и 0,93% соответственно. Около 0,03% атмосферы образует диоксид углерода, однако его содержание не всюду одинаково, так как оно зависит от биологической активности и промышленной деятельности в различных частях Земли. Озон существует в основном на уровне стратосферы, где он принимает участие в реакции, делающей возможной жизнь на земной поверхности. Эта реакция представляет собой поглощение ультрафиолетового солнечного излучения кислородом, в результате чего он превращается в озон [c.444]

Поступление N0 , в атмосферу в настоящее время в равной мере связано с природными (выделение N0 почвами, образование N0 и NOj при грозовых разрядах и в химических реакциях возбужденных частиц в стратосфере) и антропогенными источниками. Антропогенная эмиссия N0 обусловлена главным образом окислением N2 при сжигании ископаемого топлива и биомассы. Общий поток N0 сейчас оценивается величиной (44 10) Мт N/год, из них (24 5) Мт N/год поступает из антропогенных источников (о глобальном биогеохимическом цикле азота см. разд. 2.4 и 6.2). [c.163]

Для установления роли монооксида азота в разрушении озона совершенно недостаточно учета одних только реакций (7.18) и (7.19). Следует принимать во внимание другие химические, а также и физические процессы, влияющие на содержание N0 в стратосфере. В число таких важных газофазных химических процессов входят следующие [c.231]

Часть из этих реакций переводит оксиды азота в неактивные по отношению к озону частицы, которые могут быть выведены из стратосферы с воздушными массами, или же вновь превратиться в активные компоненты N0,. Такие частицы называются " резерву арными . [c.231]

Особенности химического состава воздуха стратосферы внутри вихря (кроме убыли озона) заключаются в уменьшении содержания оксидов азота и водяного пара. Такая "денитрификация и "дегидратация" происходит на фоне очень высоких концентраций СЮ наблюдаемые в середине полярной зимы концентрации этого компонента хлорного цикла могут быть примерно в десять раз больше, чем за "стенками" вихря. [c.236]

Еще одна глобальная проблема связана с разрушением озонного защитного слоя в стратосфере, расходующегося на окисление оксидов азота, выделяющихся из удобрений. Согласно оценкам специалистов разрушение озонного слоя, защищающего землю от солнечной радиации на 15% его высоты, может привести к радиационной смерти всего живого. [c.187]

Его концентрации, в тропосфере находящиеся на уровне (0,5—5) 10 см в стратосфере повышаются до 10 см Основные процессы, протекающие в тропосфере при участии НО, описываются его реакциями с оксидом углерода, органическими соединениями и оксидом азота [c.56]

Вклад наземных источников в общее содержание стратосферных аэрозолей невелик, если не считать эпизодических извержений вулканов. В остальных случаях тропосферные аэрозоли могут проникать в стратосферу только в результате конвективного подъема частиц в экваториальной зоне. Большое количество аэрозольных частиц образуется в стратосфере в результате химических и фотохимических реакций из окислов азота и серы. Главным источником антропогенных аэрозолей в нижней стратосфере и верхней тропосфере являются продукты сгорания авиационного тошшва. Общая масса этих продуктов в настоящее время составляет (11-5)х [c.34]

ОКСИДЫ АЗОТА ПОНИЖАЮТ СОДЕРЖАНИЕ ОЗОНА В СТРАТОСФЕРЕ. [c.18]

Разумеется, оксиды азота, непосредственно привносимые в стратосферу, также должны уничтожать озон, и первой осознанной угрозой озонному слою стали большие флотилии сверхзвуковых летательных аппаратов, проникающих в стратосферу и выделяющих оксиды азота в выхлопах двигателей. Ядерные взрывы также дают много оксидов азота, которые выносятся в стратосферу. Вывод о значительном истощении озонного слоя в случае глобальной ядерной войны был сделан в исследовании, предпринятом Национальной академией наук в 1975 г. Конечно, этот экологический результат ядерной войны производит не столь сильное впечатление, как недавно предсказанная перспектива ядерной зимы, но оба эффекта подчеркивают чувствительность атмосферы к внешним воздействиям, ее податливость химическим превращениям. [c.18]

Концентрация озона может искусственно понижаться из-за полетов сверхзвуковых самолетов в стратосфере. При работе двигателей таких самолетов образуются оксиды азота, Один из этих продуктов — монооксид азота реагирует с озоном [c.171]

Источником энергии, получаемой стратосферой, является солнце. Тепловой режим стратосферы определяется лучистым теплообменом, т. е. процессами поглощения и излучения солнечной радиации в стратосфере. Поглощать световое излучение могут газы, входящие в состав воздуха кислород, озон, азот, водород, водяной пар, углекислота. Возможно также поглощение света пылинками, взвешенными в стратосфере. Поглощенная молекулами газов световая энергия идет на диссоциацию молекул и на возбуждение образовавшихся атомов. В тех случаях, когда энергия поглощенного кванта света превышает энергию связи и возбуждения, избыток превращается в кинетическую энергию образовавшихся частиц, т. е. в тепловую. Зная коэффициенты поглощения в различных спектральных областях для разных газов, можно определить количество поглощенной световой энергии однако в тепло перейдет лишь часть поглощенной лучистой энергии. [c.186]

Следует отметить подцикл круговорота аммиака и окислов азота через атмосферу, особенно если учесть, что этот подцикл регулирует масштабы развития биосферы. Источниками атмосферного аммиака служат биохимические процессы в почве и, в первую очередь, аммонификация. Окисляясь, аммиак дает основную массу окислов азота в атмосфере. Получающаяся в процессе денитрификации закись азота ответственна за содержание окислов азота в стратосфере, которые каталитически разрушают озон, защищающий живое вещество биосферы от губительного действия жесткого ультрафиолетового излучения. Таким образом в природе установились определенные пределы развития биосферы. [c.10]

Деятельность человека грозит нарушить установившееся равновесие. Так, подсчет показал, что количества окиси азота, выделившиеся при планируемых полетах сверхзвуковых самолетов в стратосфере, будут сравнимы с поступлениями ее из природных источников. [c.10]

Метан играет важную роль в химии атмосферы и изменении климата Земли. Современное относительное содержание метана в атмосфере составляет 1,7 ppm (абсолютное содержание - 4780 Тг) [5]. В тропосфере химические реакции с участием метана приводят к образованию озона и гибели гидроксильных радикалов. В стратосфере окисление метана приводит к образованию молекул воды и радикалов ОН, которые замедляют разрушение озона в азотно-окисном цикле с участием хлорных частиц. Вклад метана в рост парникового эффекта за десятилетие (с 1980 по 1990 г.) составил 15% [6], что объясняется его высокой эффективностью как газа, вызывающего парниковый эффект, в 120 раз превышающей эффективность СО2 [6], а также ростом его содержания в атмосфере, происходящим со скоростью 1% в год [1. Однако время жизни метана в атмосфере (около 10,5 лет [8]) меньше, чем у других парниковых газов антропогенного происхождения углекислого газа - основного источника парникового эффекта, а также закиси азота и фреонов. [c.7]

Основным явлением, характеризующим газовую оболочку планеты, открытым в последние годы, является неизменность отношения между кислородом и азотом, которая та же в тропосфере на любой ее высоте, что и в стратосфере, тоже, по-видимому, на любой ее высоте. Это доказано пока только для нижних частей стратосферы. Раньше предполагали, что распределение газов регулируется исключительно всемирным тяготением, зависит от скорости отлета молекул О2 и N2 и что по мере удаления от поверхности геоида относительное количество кислорода О2 будет уменьшаться, а азота N2 — увеличиваться в тесной связи с их удельными весами. Наблюдаемое постоянство указывает, что мы имеем здесь дело, по-видимому, с другим процессом таким является биогенный процесс для кислорода хлорофильные растения а для азота азот-выделяющие грибы, связанные с подземной жизнью и планктоном гидросферы " 1 Существует неизменное или почти неизменное веками или, может быть, даже зонами лет сложившееся динамическое равновесие. [c.99]

Живое вещество этого последнего рода мощно проявляется в строении биосферы и, возможно, играет большую роль, чем мы обыкновенно себе представляем, так как оно является одним из главных источников газообразного азота N2 нашей тропосферы, куда постоянно этот биогенный азот поднимается из области подземной жизни (ч. И). Таким образом, эта последняя форма живого вещества, как это ни странно на первый взгляд, является наиболее могущественной в геохимическом отношении и отражается на сотни километров от уровня геоида — в стратосфере. [c.100]

Нельзя забывать, что биогенное происхождение атмосферы нашей Земли является эмпирическим обобщением, т. е. логическим выводом из точных данных научного наблюдения, причем химический анализ тропосферы и стратосферы резко противоречит тому логическому выводу, который вытекает из астрономической теории происхождения атмосфер планет в приложении ее к Земле, Если бы эта теория была верна, то количество кислорода с высотой должно было бы уменьшаться по отношению к азоту, тогда как на больших высотах (до 40 км), где это должно было бы резко сказываться, такого уменьшения кислорода по отношению к азоту не наблюдается. Отношение [c.146]

Надо иметь в виду, что в последнее время все накапливаются наблюдения, которые указывают на механические движения разреженных газовых масс — ветров, далеко идущих ввысь в стратосферу, чем объясняется постоянство отношения кислорода Оа к азоту N2 и в стратосфере. [c.192]

Вместе с азотом биогенный кислород составляет всю тропосферу, одну из основных геосфер биосферы и переходит дальше в стратосферу. Количество его колеблется в ничтожных пределах. В стратосфере и выше кислород подвергается резкому изменению, давая озон (см. ниже озонную функцию), перекись водорода и 0[, активный, должно быть уходящий в космическое пространство [c.224]

В озоновом цикле в атмосфере важную роль играют оксиды азота, которые присутствуют в ней в достаточно низкой концентрации. Озон реагирует с N0, образуя N02 и О2 N02 в свою очередь реагирует с атомарным кислородом, присутствующим в стратосфере, с образованием N0 и [c.77]

В то же время озон - высоко активный и токсичный газ для растений и животных. Поэтому в приземной атмосфере он является опасным загрязнителем. В последние годы в стратосфере содержание озона уменьшалось (озоновые дыры ), в нижних же слоях тропосферы концентрация озона увеличивалась. Заметный рост концентрации его наблюдается летом, что связано с более активным протеканием фотохимических процессов. В городах наибольшее содержание озона отмечается при образовании фотохимического смога. Повышенные концентрации Оз возможны над лесными массивами при протекании фотохимических реакций с участием терпеновых углеводородов, выделяемых хвойными деревьями. При солнечном свете терпеновые углеводороды могут вступать в реакции с диоксидом азота, в результате чего выделяется озон. Наряду с кислотными дождями он может быть ответственен за гибель лесов в промышленно развитых регионах. Особенно чувствительны к озону сосны он проникает в их хвою и разрушает клетки, содержащие хлорофилл, что затрудняет фотосинтез и ослабляет рост деревьев. Озон также ускоряет выщелачивание из хвои важных биогенов в результате кислотных осадков. [c.201]

Молекулярная форм1а является наиболее устойчивой формой существования элементов в земных условиях в противоположность условиям на солнце, где весьма высокая темиература делает более устойчивым атомарное состояние газов. Именно по указанной причине мы находим в составе воздуха молекулярные кислород и азот в пределах тропо- и стратосферы. Иоключение составляет аргон , который ка1к нейтральное вещество 01казы- [c.24]

О2 - О -Ь О, о -Ь О2 О3. Распад атмосферного О. происходит фотохимически, а также в рез>льтате его р-ций с радикалами НО и НО2, оксидами азота, хлором и его соединениями. Массовый выброс в атмосферу оксидов азота в результате развития реактивной авиации и применения удобрений, а также использование хлорсодержащих кла-донов (фреонов), можег привести к >бьии О. в атмосфере. Мощные вулканич. извержения, сопровождаемые выбросом аэрозоля в стратосферу, также приводят к понижению содержания О. в средних широтах на 4-8 и. По оценкам ядерная война с тротиловым эквивалентом 5000 Мт приведет к 50%-ному разрушению озонового слоя, на его восстановление потребуется 5-8 лет. [c.333]

УГЛЕРОД ( arboneum) С, хим, элемент IV гр. периодич. системы, ат. н. б, ат, м. 12,011. Природный У. состоит из двух стабильных изотопов - С (98,892%) и С (1,108%). Сечение захвата тепловых нейтронов 3,5 10 м . В атмосфере присутствует радиоактивный нуклид С ( -излучатель, 5г,д 5730 лет). Он постоянно образуется в ниж, слоях стратосферы в результате воздействия нейтронов космич, излучения на ядра азота по р-ции N (п, р) Ч . Конфигурация внеш. электронной оболочки атома У. 2s 2p степени окисления +4, [c.25]

В стратосфере происходит также образование нитрозилсерных кислот М0Н804 и МОНЗгО, в реакциях с участием диоксида азота, которые в общем виде могут быть представлены уравнениями [c.138]

Moho- и диоксид азота играют важную роль в химии тропосферы и стратосферы. В нижней атмосфере им принадлежит видное место в контроле за содержанием радикалов 1 идроксила [c.163]

Азотный цикл. Предположение об участии монооксида азота в каталитическом разрушении озона было высказано одновременно и независимо Крутценом и Джонстоном в 1971 г. При этом в качестве источника монооксида азота рассматривалась сверхзвуковая высотная авиация. Работы этих авторов были стимулированы сообщениями о планируемом резком увеличении интенсивности движения на высотах 20-25 км в результате строительства флота сверхзвуковых самолетов "Конкорд". В это время другие источники N0 в расчет не принимались, хотя еще в 1967 г. Бейтс и Хейз предположили возможность проникновения в стратосферу оксида азота(1) с последующим образованием из него N0 [c.230]

Подобные реакции могут быть записаны для других форм, наприме окиси азота (N0), попадающей из двигателей сверхзвуковой авиаци1 или закиси азота (N2O), которая проходит через тропопаузу и проникг ет в стратосферу [c.47]

Это значит, что ХФУ — одни из первых разрушителей озонового слоя стратосферы (вопрос далее обсуждается в гл. 5). Отметим, что соединения азота также разрушительны для Оз, если переносятся в стратосферу, поскольку они вкпючаются в простые последовательности реакций. Нами уже было сказано, что N02 тропосферы вряд ли будет перенесен в стратосферу (2.14). Однако именно азотные соединения из вьислопов самолетов коммерческой сверхзвуковой авиации, летающих на больших высотах были первыми предполагаемыми значительными загрязнителями. В этом случае газам не обязательно было иметь низкую реакционную способность и медленно проникать в стратосферу — они вносились непосредственно из авиационных двигателей. Большой стратосферный воздушный флот не возник, поэтому внимание в настоящее время сосредоточилось на КгО, гораздо более инертном оксиде азота, который образуется на уровне земли и способен легко проникать в стратосферу. Этот газ выделяется как в результате биологической активности в плодородных почвах (разд. 2.4.2), так и вследствие ряда процессов сгорания, наиболее интересными из которых являются происходящие в автомобильных двигателях с каталитическими преобразователями. [c.48]

Решающая роль химии в понимании этой проблемы стала очевидна после того, как было выявлено несколько цепных процессов, разрушающих озон. Пятьдесят лет назад образование озона в средних слоях стратосферы грубо описывалось четырьмя химическими и фотохимическими реакциями с участием чисто кислородных частиц (О, О2 и Оз). Сегодня мы знаем, что необходимо учитывать скорости по крайней мере 150 химических реакций, чтобы приблизиться к точной модели, описывающей состояние стартосферы и правильно предсказывающей результаты введения различных загрязнений. Химический процесс начинается с поглощения ультрафиолетового излучения Солнца молекулами О2 в стратосфере. Происходит разрыв химической связи и образуется озон, Оз, и атомы кислорода, О. Если в стратосферу каким-то образом попадает моноксид азота, N0, начинается важная цепная реакция. Моноксид азота реагирует с озоном, давая МОг, а КОг реагирует с атомом кислорода, регенерируя N0. Эти две реакции составляют настоящий каталитический цикл, в котором N0 и N02 играют роль катализаторов. Ни то, ни другое вещество не расходуются, поскольку оба вновь образуются в полном цикле, единственным результатом которого являемся исчезновение одного атома кислорода и одной молекулы озона (атомарный кислород и озон вместе называют нечетным кислородом). Сейчас полагают, что этот каталитический цикл является главным механизмом разрушения озона в стратосфере. В природе оксиды азота поставляются в основ- [c.17]

В 1974 г., когда мы были готовы приступить к анализу воздействия летательных аппаратов на стратосферу, встал вопрос о другом источнике загрязнения атмосферы, обусловленном деятельностью человека. Галогенпроизводные углерода, СРС1з, СгРгСЬ (хлорфторметаны, ХФМ), получили широкое распространение в качестве хладагентов и аэрозольных наполнителей главным образом благодаря их химической инертности, т.е. отсутствию токсичности и иных вредных воздействий на живые организмы. Однако вследствие той же инертности единственный путь выведения ХФМ — это путь вверх, в стратосферу, где возможен фотолиз под действием ультрафиолетового излучения. Если дело обстоит так, то хлорсодержащие продукты фотолиза, С1 и СЮ, могут породить свой каталитический цикл, разрушающий озон подобно оксидам азота. Как только выяснилась такая возможность, началось серьезное изучение всей озонной химии стратосферы. Международный комитет ученых-экспертов, собранный Национальной академией наук, подверг детальному анализу состояние наших [c.18]

В течение многих веков воздух считался простым, несложным веществом. Лишь во второй половине XVIII века, благодаря работам по выяснению явлений горения и окисления металлов, был установлен сложный состав воздуха. В дальнейшем состав воздуха неоднократно исследовался. Оказалось, что воздух представляет собой смесь газов. Сухой воздух (на уровне моря) состоит из азота (около 78% по объему), кислорода (около 21 % по объему) и так называемых инертных газов (около 1% по объему). В состав воздуха входят еще переменные количества углекислого газа и водяных паров. Углекислого газа в воздухе содержится в среднем около 0,03% по объему, но в густо населенных городах и в фабрично-заводских районах, где имеют большее место явления горения и дыхания, в воздухе содержится большее количество углекислого газа. Содержание водяных паров в воздухе зависит от климатических условий, близости моря и т. д. и колеблется от долей процента до нескольких процентов. Кроме того, воздух содержит еще пыль, ничтожное количество водорода, микроорганизмы. В более высоких слоях воздуха, в так называемой стратосфере, состав воздуха другой, причем с увеличением высоты он все более меняется. Например, на высоте 50 км содержание в воздухе азота возрастает, содержание кислорода уменьшается и появляется уже около 3% водорода. [c.134]

Впрочем, в небольшой мере разделение газов имеет место, и начинается оно уже в пределах стратосферы. Это показали опыты 1951—1952 гг. На высоту 41—72 км были подняты сосуды, в которые автоматически отбирались пробы воздуха. Химический анализ десяти проб установил, что на этих высотах отношение гелия и пеона к азоту увеличивается соответственно на 7 п 2,3% по сравнению с наземным. В трех пробах воздуха, взятых на высоте 64—72 км, отношение гелия к азоту повысилось почти вдвое, неона к азоту —в небольшой мере, отношение аргона к азоту оказалось несколько меньшилг, чем у. емной поверхности. Опыты Папета в 1956 г. в общем подтвердили эту законол1ерность, но изменения наблюдались лишь начиная с высоты более 60 км. [c.82]

Барклей и др. [10] измерили содержание влаги в стратосфере путем конденсации воды и углекислого газа с помощью ловушки, заполненной жидким азотом, во время 3,5-часового полета стратостата на высоте 27 км. Объем воздуха определялся гю количеству сконденсировавшегося углекислого газа. Количество водяного пара, найденное таким образом, обозначено на рис. 1 буквой В и хорошо согласуется с другими данными. [c.20]

Окислы азота также являются продуктами сгорания, хотя и образуются не в таких больших количествах. Во второй половине двадцатого столетия стало очевидно, что окислы азота N0 и NO2, называемые все вместе N0 , являются основными реагентами в образовании фотохимического смога и озона в атмосфере городов, и вообще в тропосфере [Seinfeld, 1986]. Кроме того, N0 участвуют в цепных реакциях, удаляя озон из стратосферы, что вызывает рост ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли [Johnston, 1992]. Следовательно, уменьшение образования окислов азота стало одной из наиболее важных проблем в горении. Как и раньше, надежду на уменьшение выбросов окислов азота связывают с развитием все более детальных и сложных механизмов химических реакций, описывающих образование N0, и с пониманием процесса взаимодействия химической кинетики и газодинамики. Такого рода модели указывают новые пути снижения этих вредных выбросов. [c.279]

В общем чрезвычайно характерно для тропосферы, что отношение кислорода и азота 02/N2 не зависит от уровня геоида и неизменно идет до поверхности инверсии Тейссерана де Бора и дальше в разреженную газовую массу стратосферы, в объемных процентах — 21/78, в весовых — 23/75,5 [4]. Колебания наблюдаются только во втором десятичном знаке. Анализ воздуха с высоты 14 км, произведенный знаменитым английским химиком Рамзаем в 1915 г., впервые показал это постоянство состава воздуха, и последние исследования Регенера, относящиеся и к стратосфере, полностью подтвердили это [5]. [c.193]

В верхних частях тропосферы, в стратосфере и выше, азот переходит в одно-атомный азот N , активный и как более легкий, возможно, уходящий в космическое пространство. Мы видим здесь такого же типа оргагшзованность, как и для кислорода ( 178). Возможно, в ионосферу из космического пространства входит тот же газ Ni. [c.226]

Закись азота ЫгО относится к числу постоянных микропримесей атмосферы с содержанием 0,3 ррт, причем в Северном полушарии ее содержание выше. Концентрация ее быстро возрастает за последнее время, и это приписывают возрастающему употреблению азотных удобрений. По своему парниковому эффекту N,0 превосходит метан и углекислоту, однако наибольший интерес она представляет в связи с реакциями в стратосфере. НгО представляет химически устойчивый газ со сравнительно высокой растворимостью. [c.135]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология