curs nr - old.unibuc.roold.unibuc.ro/prof/ene_m/docs/2016/oct/28_15_45_44meteo_curs_nr.2.pdf ·...

CURS NR.2COMPOZITIA AERULUI ATMOSFERIC

• Grecii antici considerau aerul ca fiind un element chimic

simplu. Aceasta conceptie a fost infirmata abia in secolul al

XIX-lea cand A.L. Lavoisier a separat, identificat si denumit

principalele doua gaze care compun aerul atmosferic: azotul si

oxigenul;

• Ulterior Gay-Lussac a stabilit proportiile volumetrice ale celor

doua gaze (79,2 % azotul si 20,8 % oxigenul), demonstrand

totodata prezenta in cantitati variabile a CO2, NH3 si vaporilor

de apa;

• In anul 1882 savantul englez Rayleigh impreuna cu W.

Ramsay, descopera argonul, heliul, kriptonul, neonul, xenonul

si radonul;

• In aerul de la suprafata terestra, unele gaze prezinta variatii

procentuale in timp si spatiu, deci sunt variabile: CO2, vaporii

de apa, radonul si ozonul, iar alte gaze sunt constante (O2 si

N2);• a treia componenta a aerului - suspensiile lichide si solide,

numite aerosoli;

Principalele elemente constante• Azotul - principalul component al atmosferei, ce reprezinta

78,088 % din volum; nu intretine viata, insa, in amestec cu O2,

tempereaza actiunea oxidanta a acestuia, facand posibila

dezvoltarea vietii;

Aerul este un element indispensabil vietii, cantitatea consumata de organismul uman fiind foarte mare. In lipsa ae ru l u i omul nu poa te supravietui decat cateva minute, intre organism si aer existand un schimb permanent de gaze la nivelul plamanilor.

• in absenta sa, oxigenul ar avea o actiune prea violenta asupra

vietii;• sintetizat din aerul atmosferic, este folosit la fabricarea

explozibililor, ingrasamintelor azotoase, a colorantilor si medicamentelor;

Oxigenul (O2) - detine 20,949 % din volumul aerului; el intretine

viata, absorbind o parte din radiatiile ultraviolete;• se presupune ca, la fiecare 3000 de ani plantele reinoiesc, in

intregime, oxigenul liber din atmosfera, prin fotosinteza;

• oxigenul este un component constant al aerului, deoarece

pierderea sa in procesul respiratiei, descompunerii materiei

organice si combinatiei chimice cu alte elemente, este

compensata prin producerea sa, in urma procesului asimilatiei

clorofiliene;

• un om consuma zilnic, in procesul respiratiei cca. 600 litri de

oxigen, iar un avion Boeing 707, la o singura traversare a

Oceanului Atlantic, consuma 35 tone de oxigen !!!!;

ELEMENTELE VARIABILE ALE ATMOSFEREI

• Dioxidul de carbon are o proportie de cca. 0,02-0,03 % ca

volum din aerul uscat; inregistreaza concentratii mari in aerul

centrelor populate si industriale, precum si in regiunile cu

intensa activitate vulcanica;

• este un produs de ardere, dar provine si din procesele

biochimice (respiratie, descompuneri organice sau eruptii

vulcanice);

• cresterea concentratiei CO2 din atmosfera se datoreaza, atat

proceselor de ardere, incendii, eruptii vulcanice, cat si cresterii

numarului populatiei, a dezvoltarii industriale si agriculturii;

• este un gaz cu rol important in procesul fotosintezei plantelor;

• apa incarcata cu CO2 dizolva unele minerale din sol necesare

nutritiei elementelor vegetale;

• pe verticala, concentratia CO2 scade o data cu cresterea

altitudinii, astfel ca, la 20-30 km, prezenta sa este neglijabila;

• CO2 absoarbe o parte din caldura emanata de suprafata

terestra, contribuind la incalzirea aerului si impiedicand

realizarea unor puternice raciri nocturne, deci are efect de

sera, la care contribuie alaturi de vaporii de apa si alte gaze;

• se considera ca, de variatia cantitatii CO2 din aer sunt legate

oscilatiile climatice, din timpul erelor glaciare;

• in timpul epocilor de intensa activitate vulcanica si crestere

a concentratiei de CO2 din atmosfera, s-au produs incalziri

accentuate ale aerului;

ROLUL POZITIV AL EFECTULUI DE SERA

• viata terestra exista datorita efectului de sera natural;• Efectul de seră (natural) încălzeşte suprafaţa Pamântului cu

330C:• -datorită lui temperatura medie a suprafeţei terestre este

150 C;• -în absenţa acestuia ar fi -180 C• Această încălzire naturală este o condiţie a prezenţei apei ( în

stare lichidă) pe suprafaţa terestră, ceea ce constituie baza

existenţei biologice.

• Contributiile diferitelor gaze la efectul de sera nu sunt determinate numai de concentratiile lor in atmosfera. Fiecare

molecula intervine cu un anumit “potential” in efectul de sera,

ce trebuie inmultit cu concentratiile in atmosfera pentru a

obtine “cotele de participare”:• CO2 ------------------- 48 % • CFC ------------------ 18 % • CH4 ------------------- 17 % • N2O ------------------- 6 % • O3 si altele ----------- 11 %

• Concentraţia atmosferică a CO2 a crescut de la valoarea

pre-industrială de ≈ 280 ppm la 379 ppm în 2005;

• Valorile existente în mod natural în ultimii 650.000 s-au

încadrat în intervalul (180 - 300 ppm);

• Creşterea concentraţiei de CO2 se datorează, în principal,

arderii combustibililor fosili şi schimbărilor privind folosirea

terenului (despăduriri, desertificare);

• Este cel mai important gaz cu efect de seră;

OZONUL (O3) - starea alotropica, triatomica a oxigenului, ce

se gaseste intr-o proportie redusa in aer; • este un oxidant puternic, foarte toxic, de culoare

albastruie si miros caracteristic; • se formeaza in atmosfera, intre 10 si 60 km altitudine, sub

actiunea razelor solare ultraviolete si a particulelor

electrizate, emanate de Soare, care bombardeaza

moleculele de oxigen; • absorbind un foton, molecula de oxigen se descompune

conform relatiei: O2 + hv = O + O, in care hv reprezinta

energia fotonului;

• atomii de oxigen rezultati, posedand un surplus de energie din

absorbtia fotonului, fac posibila o tripla ciocnire, prin care rezulta

ozonul: O2 + O + M = O3 + M”, in care M si M” reprezinta

moleculele de azot sau ale oricarui gaz, care receptioneaza

energia, ce se degaja la formarea moleculei de ozon;

• repartitia verticala a ozonului in atmosfera, se caracterizeaza

printr-un maxim de concentrare intre 25 si 30 km altitudine, in

stratosfera si intre 40 si 50 km, in mezosfera, zone numite

ozonosfera;

• concomitent cu procesele de formare a ozonului au loc si

procese de dezagregare a sa, cu producere de caldura de cateva zeci de grade;

• aceasta degajare de caldura genereaza curenti ascendenti,

care afecteaza si dinamica straturilor inferioare ale atmosferei;

• distrugerea ozonului se produce atat pe cale naturala cat si

antropica; pe cale naturala, fotodisocierea ozonului se

produce prin absorbtia radiatiei ultraviolete, apoi prin

coliziunea cu alti atomi sau molecule de gaze (O3 +

ultraviolete = O2 + O);

• mai accentuata este distrugerea ozonului prin difuzarea in

atmosfera a unor compusi ai azotului, din ingrasamintele

azotoase sau emisii de clor:

Cl + O3 = ClO + O2

• ozonul are rol protector pentru viata de pe Terra, in sensul

ca absoarbe cea mai mare parte a radiatiilor solare

ultraviolete, lasand sa treaca o cantitate mica, care nu este

daunatoare vietii;• cresterea concentratiei este maxima primavara, ca urmare

a cresterii insolatiei;

VAPORII DE APA• patrund in aerul atmosferic in urma proceselor de evaporare,

ce au loc la suprafata terestra, a proceselor fiziologice de

respiratie si transpiratie ale plantelor si animalelor, si in urma

eruptiilor vulcanice;• distributia lor depinde de temperatura aerului, de prezenta

surselor de evaporare si de dinamica curentilor de aer;• pe verticala, concentratia vaporilor de apa scade, ca urmare a

condensarii acestora, fiind prezenti, in general, pana la cca. 5

km inaltime;

• la 10 km inaltime apar accidental si in cantitati foarte mici;• in atmosfera, vaporii de apa se pot transforma in stare

lichida, prin condensare, sau in stare solida, prin sublimare;

• ei absorb o parte din radiatiile infrarosii emise de suprafata

terestra si, in acelasi timp, emit inapoi spre suprafata terestra,

radiatii cu aceeasi lungime de unda cu care le-au absorbit,

accentuand, impreuna cu CO2, efectul de sera;• prin aceasta, ei influenteaza bilantul caloric al sistemului

Pamant - Atmosfera;