Atmosferos chemija
Atmosferos chemija - tai mokslo šaka, tirianti Žemės ir kitų planetų atmosferos chemiją. Tai daugiadisciplininė mokslinių tyrimų sritis, grindžiama aplinkos chemijos, fizikos, meteorologijos, kompiuterinio modeliavimo, okeanografijos, geologijos, vulkanologijos ir kitų disciplinų žiniomis. Tyrimai susiję su kitomis mokslo sritimis, pavyzdžiui, klimatologija.
Atmosferos tyrimai apima atmosferos ir gyvųjų organizmų sąveikos tyrimus. Žemės atmosferos sudėtis kinta dėl natūralių procesų, tokių kaip ugnikalnių išmetami teršalai, žaibai ir Saulės dalelių iš Saulės vainiko bombardavimas. Ją taip pat keičia žmogaus veikla. Kai kurie iš šių pokyčių kenkia žmonių sveikatai, pasėliams ir ekosistemoms. Problemų pavyzdžiai: rūgštūs lietūs, ozono sluoksnio nykimas, fotocheminis smogas, šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir visuotinis atšilimas. Atmosferos chemikai tiria šių problemų priežastis. Atmosferos chemikai siūlo teorijas apie šias problemas, vėliau tikrina teorijas ir galimus sprendimus. Atmosferos chemikai taip pat atkreipia dėmesį į vyriausybės politikos pokyčių poveikį.
Istorija
Senovės graikai orą laikė vienu iš keturių elementų. Pirmieji moksliniai atmosferos sudėties tyrimai pradėti XVIII a. Chemikai Josephas Priestley, Antoine'as Lavoisier ir Henry Cavendishas atliko pirmuosius atmosferos sudėties matavimus.
XIX a. pabaigoje ir XX a. pradžioje susidomėta labai mažos koncentracijos mikroelementais. Vienas iš svarbių atradimų atmosferos chemijai buvo 1840 m. Christiano Friedricho Schönbeino atliktas ozono atradimas.
Laikui bėgant keitėsi mikroelementinių dujų koncentracija atmosferoje ir cheminiai procesai, kurių metu ore susidaro ir suyra junginiai. Du svarbūs pavyzdžiai: Sidnėjaus Čapmano (Sydney Chapman) ir Gordono Dobsono (Gordon Dobson) paaiškinimas, kaip susidaro ir išsilaiko ozono sluoksnis, ir Arie Jano Hageno-Smito (Arie Jan Haagen-Smit) paaiškinimas apie fotocheminį smogą. Tolesni ozono problemų tyrimai lėmė, kad 1995 m. Nobelio chemijos premiją pasidalijo Paulas Crutzenas, Mario Molina ir Frankas Sherwoodas Rowlandas.
XXI amžiuje dėmesys vėl persikelia į kitą pusę. Atmosferos chemija vis dažniau tiriama kaip viena iš Žemės sistemos dalių. Anksčiau mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė atskiroms atmosferos chemijos sritims. Dabar mokslininkai atmosferos chemiją tiria kaip vieną iš bendros sistemos su likusia atmosferos, biosferos ir geosferos dalimi. To priežastis - chemijos ir klimato sąsajos. Pavyzdžiui, besikeičiantis klimatas ir ozono skylės atsikūrimas veikia vienas kitą. Be to, atmosferos sudėtis sąveikauja su vandenynais ir sausumos ekosistemomis.
Metodika
Stebėjimai, laboratoriniai matavimai ir modeliavimas yra trys pagrindiniai atmosferos chemijos elementai. Visi trys metodai naudojami kartu. Pavyzdžiui, stebėjimai gali parodyti, kad cheminio junginio yra daugiau, nei anksčiau manyta. Tai paskatins naujus modeliavimo ir laboratorinius tyrimus, kurie padidins mokslinį supratimą iki tokio lygio, kad stebėjimus bus galima paaiškinti.
Stebėjimas
Atmosferos cheminės sudėties stebėjimai yra svarbūs. Mokslininkai fiksuoja oro cheminės sudėties duomenis ir stebi, ar laikui bėgant nesikeičia. Vienas iš tokių pavyzdžių yra Kilingo kreivė - nuo 1958 m. iki šių dienų atliktų matavimų serija, rodanti nuolatinį anglies dioksido koncentracijos didėjimą. Atmosferos cheminės sudėties stebėjimai atliekami observatorijose, pavyzdžiui, Mauna Loa observatorijoje, ir mobiliose platformose, pavyzdžiui, lėktuvuose, laivuose ir oro balionuose. Atmosferos sudėties stebėjimai vis dažniau atliekami palydovais, kurie leidžia susidaryti pasaulinį oro užterštumo ir cheminės sudėties vaizdą. Paviršiaus stebėjimų privalumas yra tas, kad jie teikia ilgalaikius įrašus didele laiko raiška, tačiau duomenys gaunami ribotoje vertikalioje ir horizontalioje erdvėje. Kai kurie paviršiaus prietaisai, pavyzdžiui, LIDAR, gali pateikti cheminių junginių ir aerozolio koncentracijos profilius, tačiau jų aprėpiama horizontali sritis vis dar yra ribota. Daugeliu stebėjimų dalijamasi internetu.
Laboratoriniai matavimai
Laboratorijoje atliekami matavimai yra labai svarbūs norint suprasti gamtoje esančių teršalų ir junginių šaltinius ir absorbentus. Laboratoriniai tyrimai parodo, kokios dujos reaguoja tarpusavyje ir kaip greitai jos reaguoja. Mokslininkai matuoja reakcijas dujų fazėje, ant paviršių ir vandenyje. Mokslininkai taip pat tyrinėja fotochemiją, kuri kiekybiškai parodo, kaip greitai molekulės skyla nuo saulės šviesos ir kokie yra jų produktai. Mokslininkai taip pat tiria termodinaminius duomenis, pavyzdžiui, Henrio dėsnio koeficientus.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra atmosferos chemija?
Atsakymas: Atmosferos chemija yra mokslo šaka, kurioje tiriama Žemės ir kitų planetų atmosferos chemija. Ji remiasi įvairiomis disciplinomis, pavyzdžiui, aplinkos chemija, fizika, meteorologija, kompiuteriniu modeliavimu, okeanografija, geologija ir vulkanologija.
Klausimas: Kaip atmosferos tyrimas apima gyvų organizmų tyrimą?
A: Atmosferos chemijos tyrimai taip pat apima atmosferos ir gyvųjų organizmų sąveikos tyrimus.
K: Kokie yra keletas žmogaus veiklos sukeltų problemų pavyzdžių?
Atsakymas: Žmogaus veiklos sukeltų problemų pavyzdžiai: rūgštūs lietūs, ozono sluoksnio nykimas, fotocheminis smogas, šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir visuotinis atšilimas.
K: Ką daro atmosferos chemikai, kad išspręstų šias problemas?
Atsakymas: Atmosferos chemikai siūlo teorijas apie šias problemas ir tikrina, ar jos gali būti sprendžiamos. Jie taip pat atkreipia dėmesį į su šiomis problemomis susijusių vyriausybės politikos pokyčių poveikį.
K: Kaip natūraliai kinta Žemės atmosferos sudėtis?
A: Žemės atmosferos sudėtis kinta dėl natūralių procesų, pavyzdžiui, ugnikalnių išmetamų teršalų, žaibų ir Saulės dalelių bombardavimo iš Saulės vainiko.
