CHIMIA ATMOSFEREIAtmosfera este învelişul gazos al pământului cu o masă de circa 5,15*1013 t (masa apei 1,36*1015t)Compoziţia atmosferei Pămîntului cu 3.5 mlrd ani în urmă:80 % vapori de apă (H2O);10 % bioxid de carbon (CO2); 7 % hidrogen sulfurat (H2S) 3% alte gaze (amoniac, hidrogen şi metan). Această compoziţie chimică este caracteristică gazelor rezultate la erupţia vulcanelor .

• Cea mai importanta caracteristică a perioadei primitive este lipsa oxigenului liber - atmosfera era anaerobă .

• Dovezi care sustin ipoteza unei atmosfere lipsita de oxigen liber se gasesc in formarile de roci care contin mai multe elemente cum ar fi fier sau uraniu intr-o stare nativă. Elemente de acest gen nu se gasesc în rocile formate în erele mai recente.

• Acum un miliard de ani, algele albastre-verzi au început să folosească energie solară pentru a descompune moleculele de H2O si CO2 şi pentru a le recombina în compuşi organici şi oxigen molecular (O2). Această transformare bazată pe energia solară poartă denumirea de fotosintez ă .

• Oxigenul, acumulat în atmosferă a creat un dezastru ecologic in ce priveste organismele anaerobe.

• Pe masura ce cantitatea de oxigen din atmosfera a crescut cea de CO2 a scazut.

• Atmosfera a devenit aerobă. Compozitia actuala a atmosferei

• Azot (78) şi oxigen (21) - 99%• Argon - 0.93%• Bioxid de carbon - 0,03%• Azotul s-a format la

descompunerea amoniacului sub acţiunea razelor ultravioletCaracteristica straturilor atmosferice

• Troposfera (“sfera schimbărilor”) - este cel mai important strat atmosferic. Aici se află concentrată aproximativ 90% din toată cantitatea de aer, se formează norii, precipitaţiile, vânturile şi se desfăşoară viaţa şi activitatea omului.

• Stratosfera – conţine pătura de ozon care absoarbe cea mai mare parte a radiaţiilor ultraviolete. Dacă ar pătrunde în totalitate până la suprafaţa terestră, aceste radiaţii ar distruge viaţa de pe planetă.

• Mezosfera - este caracterizata prin temperaturi scazute, iar concentratiile de ozon si vapori de apa sunt neglijabile.

• Ionosfera(termosfera) - reflectă undele radio, făcând posibile comunicaţiile. Temperaturi inalte.

• Exosfera – nu conţine decât particule extrem de rare de hidrogen. CHIMIA ATMOSFEREI

Limita superioară, unde are loc dispersarea gazelor în spaţiul interplanetar, se află la o înălţime de aproximativ 1000 km deasupra nivelului mării

În stratul cu o grăsime de 5,5 km de deasupra pământului este concentrată jumătate din masa atmosferei

În stratul cu grosimea de 40 km se concentrează aproximativ 99% din masa atmosferei

Pe măsură ce înălţimea creşte, presiunea scade accentuat şi la o altitudine de 50 km este de numai 1 mm Hg

Regiunea situată mai jos de 90 km este caracterizată de o agitaţie intensă şi are o componenţă gazoasă destul de constantă

La înălţimi până la 90 km masa moleculară a atmosferei este de 28,96, iar la înălţimi mai mari de 90 km ea scade brusc

La înălţimea de la 500 km până la 1000 km componentul principal al atmosferei rămâne heliul Curenţi de aer în straturile inferioare ale atmosferei

În afară de curenţii de aer majori, în straturile inferioare ale atmosferei apar o mulţime de circulaţii locale, legate de particularităţile încălzirii atmosferei din diferite zone

Datorită curenţilor de aer, în atmosferă are loc amestecarea maselor mari de aer şi deplasarea pe distanţe mari a variaţi compuşi chimici degajaţi de diferite surse de pe suprafaţa pământului

Răspândire maselor de aer şi a impurităţilor poate fi influenţată de producerea inversiilor termice care împiedică mişcarea pe verticală a aerului

Inversii termice cu grosimi de câteva sute de metri se pot produce în nopţile fără vânt prin răcirea puternică a suprafeţei terestre şi a aerului învecinat.Procesele chimice din termosferă

Procesele chimice din atmosferă încep de la o înălţime de circa 250 km - în termosferă (ionosferă).

Unul dintre cele mai importante procese care are loc în straturile superioare ale atmosferei este disocierea oxigenului şi formarea oxigenului atomic: O2 + hn O + O

Datorită acestui fapt, începând de la înălţimea de 100 km, oxigenul atmosferic se află atât în starea moleculară cât şi în stare atomică.Procesele chimice din termosferă

• La înălţimea de 130 km conţinutul de O2 şi O este aproape acelaşi

• La înălţimea de 90 km şi mai sus, NO2, O2 şi O absorb radiaţiile cu lungimi de undă mici, fapt care determină ionizarea lor ulterioară

N2 + hn (80 nm) N2

+ + e- O2 + hn (99,3 nm)

O2+ + e-

O + hn (91,2 nm) O+ + e-

NO + hn (134,5 nm) NO+ + e-

După cum se vede din mărimea lungimilor de undă, azotul molecular are cea

mai înaltă energie de ionizare iar NO – cea mai joasă Ionii formaţi participă:

La procese de recombinare asociativă: N2

+ + e- N + N O2

+ + e- O + O NO+ + e- N + O

În reacţii cu transfer de sarcină: N2

+ + O2 N2 + O2+

O+ + O2 O + O2+

O2+ + NO O2 + NO+

N2+ + NO N2 + NO+

În reacţii de transfer de sarcină cu ruperea legăturii (schimb de atomi): O+ + N2 N + NO+ N2

+ + O N + NO+

Procesele chimice din stratosferă

La înălţimea de 30-50 km – Stratosferă , interacţiunea oxigenului atomic cu O2 duce la formarea ozonuluiO + O2 O3

*

Formarea moleculei stabile de O3 are loc doar în urma reacţiei cu o a treia particulă M cu dispersarea termică a excitaţiei:O3

* + M O3 + M* - DH

Dispersarea termică a energiei are loc în urma reacţieiO + O3 2O2 - DH

La micşorarea concentraţiei de O3 din stratosferă contribuie şi absorbţia luminii solare cu lungime de 310nm:O3 + hn (310 nm) ( 1

D) O2 + O(1D) Molecula singletă (spin zero,

diamagnită) de (1 D) O2 nu are capacitate de reacţie prea înaltă; cel mai intens ea reacţionează cu ozonul:O2(1D) + O3 2O2 + O Ciclul Cempen

Procesul ciclic de formare şi descompunere a ozonului după reacţiile anterioare alcătuieşte ciclul Cempen:O2 + hn O + OO + O2 + M O3 + M - 107 kJ/mol (X 2)O + O3 O2 + O2 - 391 kJ/molO3 + hn' O2 + O

Suma acestor procese duce la ciclul “nul”:hn + hn ‘ căldură (- 605 kJ/mol)

Concentraţia reală de O3 din stratosferă este mai scăzută decât ceea care rezultă din ciclul Cempen – diferenţa se explică prin prezenţa în startosferă a unor catalizatori care descompun ozonul Catalizatorii procesului de descompunere a ozonului

• Rolul principal le revine oxizilor de azot:NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2 O3 + O 2O2 -391 kJ/mol

• Compuşi ai clorului:Cl + O3 ClO + O2 ClO + O O2 + Cl

• Radicalul OH:

Varianta AOH + O3 O2 + HO2 HO2 + O O2 + OH

Varianta B

OH + O3 O2 + HO2 HO2 + O3 2O2 + OHNO, OH şi Cl pot fi formate atât din procesele naturale, cât

şi în urma poluărilor antropogene.Istoricul formării ozonului

• Cantitatea de ozon necesară pentru protejarea Pamantului de razele ultraviolete nocive variază intre 10 şi 15 parţi pentru un milion (ppm) şi se presupune ca exista de peste 600 milioane de ani.

• Atunci nivelul de oxigen era aproximativ 10% din concentraţia actuală din atmosfera.

• Inainte de acest moment existenţa vieţei era posibila doar in ocean.

• Prezenţa ozonului a dat organisemlor ocazia să evolueze si să traiască pe uscat. Ozonul în atmosferă

• Influenţa mare a reacţiilor fotochimice asupra concentraţiei ozonului din straturile medii ale troposferei este demonstrată de reducerea cantităţii lui cu aproximativ 50% în timpul eclipselor de soare

• Aproape de suprafaţa pămîntului, conţinutul staţionar de O3 în atmosferă este, în medie, de circa 0,5 mg/m3

• Ozonul absoarbe radiatia ultravioleta cu lungimi de unda intre 290 si 320 nm.

• Aceste lungimi de unde sunt daunatoare vietii deoarece ele pot fi absorbite de acidul nucleic din celule.

• Penetrarea excesiva a radiatiei ultraviolete spre suprafata planetei ar distruge vegetatia si ar avea urmari ecologice grave.

• Mari cantitati de radiatii ultraviolete ar duce la efecte biologice negative cum ar fi cresterea cazurilor de cancer.

• Ozonul joaca un rol major in reglarea regimului termic din stratosfera, din moment ce volumul de vapori de apa din strat este foarte redus.

• Temperatura creste odata cu concentratia ozonului.

• Aproximativ 90% din ozonul din atmosfera se gaseste in stratosfera. Micşorarea grosimii stratului de ozon

În rezultatul proceselor arătate în stratosferă, deasupra Antarctidei, în lunile de primăvară, au început să apară regiuni cu concentraţie practic nulă de O3

Micşorarea grosimii stratului de ozon (în condiţii normale el este de 2,5-3 mm, în funcţie de latitudine) poate duce:

la schimbarea esenţială a radiaţiei solare ultraviolete care atinge suprafaţa terestră

la schimbarea învelişului noros al pământului

la dereglarea bilanţului termic din atmosferă

Modificarea radiaţiei solare poate determina schimbări esenţiale în procesele biologice şi geochimice, care pot fi critice pentru biosferă.Provenienţa NO în stratosferă

Formarea NO poate avea loc în diferite procese:

• Într-un motor cu ardere internă:

N2 + O2 ® 2NO

• Sub acţiunea razelor ultraviolete dure:

N2O + hn (230 nm)® N2 + O(1D)

N2O + O(1D) ® 2NO

Provenienţa clorului atomic în stratosferă

Clorul atomic se formează în urma descompunerilor fotochimice ale freonilor (clorfluorcarboni): CF2Cl2 şi CFCl3

hn CF2Cl2

CF2Cl + Cl

Reacţia CFCl3 cu O2 şi radicalii OH duce la formarea radicalilor de clor:

CFCl3+ O2+˙OH CO2+ HF+ ClO˙+2Cl˙

Radicalii Cl si ClO reactioneaza cu ozonul si il transforma in oxigen molecular:

Cl˙ + O3 → ClO˙ + 2O2

ClO˙ + O3 → Cl + 2O2 Formarea radicalului OH

• La formarea radicalului OH mai importante sunt procesele legate de participarea vaporilor de apă

H2O + hn ® H + OH.

• Prin fotoliza O3 se formează

oxigen atomic în stare electronică excitată. Interacţiunea O(1D) cu moleculele de H2O duce la formarea radicalului OH:O(1D) + H2O ® 2OH.

• Un aport deosebit la formarea OH. în troposferă aduc şi reacţiile de fotodescompunere a HNO2, HNO3, H2O2 :

HNO2 + hn (<400nm) ® NO + OH.

HNO3 + hn (£330nm) ® NO2 + OH.

H2O2 + hn (<330nm) ® 2OH.

• Concentraţia OH. în troposferă este de circa (0,5-5).106

molec.cm-3 • Radicalii OH din troposferă

reacţionează îndeosebi cu NO, NO2, CO şi hidrocarburi. Interacţiunea OH. cu oxizii de azot duce la formarea acizilor azotic şi azotos:

OH. + NO + M ® HONO + M

OH. + NO2 + M ® HONO2 + M Procesele fotochimice în stratosferă

• Din procesele fotochimice în stratosferă poate fi menţionată distrugerea carbonil sulfurilor (COS), gazul principal ce conţine sulf din straturile superioare ale atmosferei

• Acest compus este stabil în troposferă însă se descompune în stratosferă, sub acţiunea razelor UV dure, formând sulf atomic, care ulterior aduce la formarea acidului sulfuric:

COS + hn® CO + S¯

S + O2

® O + SO

SO + O2 ® SO2 + O

SO2 + OH. ® HSO3

.

HSO3.

+ O2 ® HO2. + SO3

SO3 + H2O ® H2SO4

Formarea ploilor acide în rezultatul circuitului global al sulfului

• În stratosferă are loc îngheţarea acidului sulfuric gazos rezultat urmată de formarea unui sloi de particule de tipul norilor de acid sulfuric din jurul lui Venus

• Mărirea treptată a particulelor, hidratarea lor, depunerea şi interacţiunea cu umiditatea din atmosferă apoi reântoarcerea cu precipitaţiile la suprafaţa pământului (sub formă de SO4

2-) reprezintă una din căile principale a circuitului global al sulfului

• O cale mai importantă este doar depunerea SO2 troposferic cu precipitaţiile Smogul fotochimic

• Provenienţa cuvântului: smoke (fum) + fog (ceaţă)

• Tipuri de smog:1. Smog de tip londonez (arderea

cărbunelui şi a păcurii) – o negură densă cu impurităţi particulate de funingine şi SO2

2. Smog de tip Los Angeles (smog fotochimic) – determină o iritare intensă a căilor respiratorii şi a ochilor, accelerează coroziunea metalelor, distrugerea clădirilor.

Caracterul oxidant al smogului fotochimic se datorează ozonului şi peroxinitraţilor

• Oxidarea CO la CO2 reprezintă stadiul final de oxidare a hidrocarburilor şi a derivaţilor lor în troposferă:

OH. + CO ® CO2 + H

• Hidrogenul atomic rezultat reacţionează repede cu O2 formând radicalul hidroperoxid, HO2:

H + O2 ® HO2. • Acest radical joacă un rol

însemnat în chimia atmosferei. El se formează şi în urma altor reacţii, în special, prin interacţiunea OH. cu O3 şi H2O2:

OH. + O3 ® HO2. + O2

OH. + H2O2 ® HO2. + H2O Oxidarea CH4 sub acţiunea OH.

Oxidarea CH4, sub acţiunea OH., decurge simultan cu oxidarea NO

Mecanismul corespunzător radical-înlănţuit include un ciclu comun pentru toate procesele troposferice de iniţiere cu OH. şi un ciclu de reacţii exoterme, în continuarea lanţului, caracteristice pentru reacţiile de oxidare a compuşilor organici:

OH. + CH4 ® H2O + CH3

.

CH3. + O2 ®

CH3O2.

CH3O2. + NO ® CH3O. + NO2

CH3O. + O2 ® CH2O + HO2.

Reacţia de oxidare a CH4 în prezenţa NO drept catalizator şi sub acţiunea razelor solare cu

lungimi de undă de 300 - 400 nm se va reprezenta în felul următor:

CH4 + 4O2 ® CH2O + H2O + 2O3

Prin urmare, oxidarea metanului (şi a altor substanţe organice) duce la formarea ozonului troposferic

Odată cu mărirea concentraţiei NO viteza acestui proces creşte

• Calculele demonstrează că degajarea antropogenă de NO dublează concentraţia O3 din straturile inferioare ale atmosferei iar intensificarea emisiilor de CH4 (cu mult mai mari decât ale altor produse poluante) contribuie şi mai accentuat la ridicarea concentraţiei de O3

• Creşterea concentraţiei O3 în straturile inferioare ale atmosferei reprezintă un pericol real pentru plantele verzi şi pentru lumea animală

• Formaldehida rezultată prin oxidarea CH4 se oxidează în continuare cu radicalul OH formând CO. Această cale de poluare secundară a atmosferei cu oxid de carbon este comparabilă cu emisia CO în urma arderii incomplete a combustibilului fosil:OH. + CH2O ® H2O + HCO. ; HCO. + O2 ® HO2

. + CO • Formaldehida se poate

descompune uşor sub acţiunea razelor UV:CH2O + hn (330nm) ® CO + H2 CH2O + hn ® HCO + H cu formarea ulterioară a radicalului HO2. Aceşti compuşi rezultă prin următorul lanţ de transformări : OH O2 NO O2 OH O2

NO2 RH ® R ® RO2 ® RO ® RCHO ® RCO ® RCO3

® PAN ¯ ¯

hn, NO3 ¯ ROOH RCO2H RCO3H peroxizi acizi peroxiacizi Formarea SO3

• Oxidarea fotochimică a substanţelor organice care conţin sulf joacă un rol de frunte la formarea SO2 în regiunile nesupuse poluării antropogene

• Sub acţiunea OH. în atmosferă are loc oxidarea compuşilor simpli ai sulfului, în special a H2S şi (CH3)2S

• În acelaşi timp, carbonil sulfura este rezistentă la transformări şi se infiltrează în stratosferă

• În troposferă, bioxidul de sulf este supus transformărilor fotochimice deoarece prin absorbţia luminii din regiunea 340 - 400 nm se formează molecule excitate de SO2

* cu durata vieţii de 8 ms

• Oxidarea în continuare a SO2*

cu oxigenul din aer duce la formarea SO3:SO2 + hn (<400 nm) ® SO2

*

SO2* + O2 ® SO3 + O

 La formarea SO3 contribuie şi oxidarea SO2 sub acţiunea radicalilor HO2:HO2

. + SO2 ® SO3 + OH.

sau reacţiile de fotooxidare cu participarea oxigenului singlet:SO2 + O2(1D) ® SO4

SO4 + O2 ® SO3 + O3

Apa în atmosferă

Formarea apei lichide este strâns legată de prezenţa în atmosferă a aerosolilor - particule solide sau lichide care au o viteză de depunere mică şi se găsesc în stare de suspensie

Fiecare picătură de apă din atmosferă, care se formează prin condensarea vaporilor, reprezintă în felul său un minibazin cu o anumită compoziţie chimică

In afară de gazele atmosferice solubile, picăturile de apă conţin poluanţi atmosferici organici şi neorganici atât dizolvaţi cât şi solizi

Timpul de viaţă a picăturilor variază de la câteva minute, în cazul picăturilor mari de ploaie, până la o oră pentru picăturile din nori

Timpul de viaţă a particulelor de smog cu dimensiuni mai mici de 1 mm ajunge la o săptămână Chimia norilor şi a picăturilor de ploaie

• În chimia norilor şi a picăturilor de ploaie un rol important şl joacă oxidanţii O3 şi H2O2, radicalii liberi OH şi HO2

(formaţi în urma proceselor fotochimice) şi analogii lor organici RO2, ROOH etc.

• În ploaie, conţinutul de H2O2

este de circa 10-5 mol/l iar în ploile cu descărcări electrice H2O2 poate ajunge până la o concentraţie de 10-4 mol/l

• În zăpadă conţinutul de H2O2

este ceva mai mic decât 10-5

mol/l • Întrucât peroxidul de hidrogen

este un oxidant puternic, în prezenţa ionilor de fier şi mangan el poate participa la oxidarea SO2 în fazã lichidă: Fe, Mn SO2 + H2O2 H2SO4

• Această reacţie reprezintă cauza principală a formării ploilor “acide”

Conţinutul oxidanţilor organici în nori şi în apa precipitaţiilor ajunge la 4.10-5 mol/l, ceea ce este aproape de conţinutul H2O2

în apa de ploaie Oxidanţii organici şi H2O2 sunt

responsabili de apariţia acizilor organici în umiditatea atmosferică şi în apa de ploaie

Conţinutul de OH. în picături depinde de altitudine; acest fapt arată că formarea OH. decurge în urma proceselor fotochimice cu participarea luminii ultraviolete

Una din sursele de OH. o reprezintă reacţia dintre radicalul hidroperoxid şi ozonul dizolvat în faza lichidă:HO2

. + O3 ® HO3. + O2

HO3. ® OH. + O2

Această reacţie duce la distrugerea O3 din troposferă (în prezenţa norilor)

În acelaşi timp, în lipsa norilor, radicalul HO2 în combinaţie cu NOx contribuie la formarea O3 Probleme locale şi globale de poluare a mediului aerian

Poluarea naturală a aerului se produce în urma erupţiilor vulcanice (sunt mai mult de 500 vulcani pe planetă) ca şi în urma furtunilor de praf, mai cu seamă în zonele de stepă

Cel mai mare pericol de poluare globală a atmosferei este astăzi reprezentat de folosirea pe scară largă a minereurilor pentru necesităţile energetice şi ale industriei chimice

Datele cercetărilor aerocosmice demonstrează că, la direcţii stabile ale vânturilor, în partea ferită de vânt a oraşelor se formează o trenă unică în care se atenuează particularităţile surselor individuale

Deşi în proporţii globale admisia în atmosferă a multor substanţe provenind de la surse antropogene este mai mică decât cea de la surse naturale, sursele antropogene exercită o influenţă mai mare asupra aerului atmosferic al oraşelor şi a teritoriilor învecinate cu ele Efectul de seră

• Cel mai important gaz de “seră“ se consideră a fi vaporii de apă; după ei urmează:

– bioxidul de carbon, care a determinat creşterea efectului de “seră“ prin anii 1980 cu circa cu 49% comparativ cu sfârşitul secolului trecut,

– metanul (18%), – freonii (14%), – oxizii de azot (6%) – celorlalte gaze le revin 13% • Conţinutul atmosferei suferă

schimbări esenţiale în cea ce priveşte compoziţia gazelor de “seră“ datorită activităţilor antropogene

• In ultimii 100 de ani temperatura medie anuală a crescut cu 0,5 0C. Ca urmare, nivelul Oceanului Mondial a crescut cu 10-15 cm

• Schimbarea climei este cauzată de schimbarea conţinutului gazelor de “seră“ din atmosferă

• Date care demonstrează cum s-a schimbat compoziţia chimică a atmosferei în ultimii 160 mii anii au fost obţinute în urma analizei bulelor de aer din gheaţa extrasă de la o adâncime de 2 km

• S-a constatat că în perioadele calde concentraţiile de CO2 şi CH4 erau cu 1,5% mai mari ca în perioadele glaciare; aceste rezultate confirmă presupunerile lui D. Tindal, exprimate în 1861, conform cărora schimbarea climei Pământului este cauzată de modificarea concentraţiei CO2

atmosferic .• Gazele de sera, rezultate din

procesele industriale şi din agricultura deregleaza echilibrul atmosferic.

• Reţin gazele infraroşii si le reflecta pe suprafaţa Pamăntului.

• În consecinţă creşte temperatura medie globală Metanul

• Concentraţia metanului atmosferic a început să crească cu aproximativ 300 ani în urmă şi conţinutul lui s-a dublat de la sfârşitul secolului XVII

• Acest proces este strâns legat de creşterea populaţiei Terrei:

emisiile cele mai importante de CH4 sunt urmările directe ale activităţii umane

• Principalele surse sunt: – câmpurile de orez, – vitele cornute mari, – obţinerea şi prelucrarea

combustibilului fosil (cărbuni, petrol, gaze naturale)

– Dublarea concentraţiei metanului va duce la ridicarea temperaturii scoarţei pământului cu 0,2 - 0,3 oC Freonii

• Freonii sunt gaze de provenienţă antropogenă

• Freonii au fost sintetizaţi în anii '30

• de la sfârşitul anilor '50 sunt larg utilizaţi în producţia industrială

• Într-un timp scurt, concentraţia freonilor în atmosferă a atins 0,3 ppb

• In momentul de faţă conţinutul freonilor în atmosferă se măreşte anual cu 5 -10 %

• A • Mărirea de 20 ori a

concentraţiei freonilor în troposferă va duce la creşterea temperaturii la suprafaţă cu 0,4 - 0,5 oC Oxizii de azot

• Concentraţia N2O de la sfârşitul secolului trecut a crescut cu peste 20%

• Cauza principală este creşterea producţiei şi utilizarea îngrăşămintelor Poluarea mediului aerian cu compuşi ai sulfului

• Cei mai răspândiţi compuşi ai sulfului , evacuaţi în atmosferă, sunt: bioxidul de sulf - SO2, carbonilsulfura - COS, sulfura de carbon - CS2, sulfura de hidrogen - H2S şi dimetilsulfura- (CH3)2S.

• Printre sursele de emisie a compuşilor cu sulf pe primul loc se situează cărbunele ars în clădiri şi la centralele electrice, emisiile antropogene ajungând la 70%

• Unul din procesele industriale care generează un nivel ridicat de SO2 este calcinarea minereurilor cu sulf însoţit de degajare de SO2

2ZnS (s) + 3O2(g) 2ZnO(s) + 2SO2 (g)Ploile acide

• Procesul de oxidare SO2 în SO3

are loc, sub acţiunea O2, pe suprafaţa particulelor de oxizi metalici care servesc drept catalizatori, în prezenţa umidităţii atmosferice sau sub acţiunea razelor solare: 

SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (aq)

• Formarea acidului sulfuric în umiditatea atmosferică duce la aşa numitele ploi acide

• Consecinţele negative a ploilor acide:

– Micşorarea pH-ului bazinelor cu apă dulce

– Corodarea intensă a construcţiilor metalice

– Distrugerea suprafeţelor vopsite, clădirilor, monumentelor

– Creşterea solubilităţii Al(OH)3

(la concentraţii în apă > 0,2 mg/m3, Al+3 este toxic pentru peşti)

– Acidularea solului şi distrugerea plantelorMonoxidul de azot N2O

• In condiţii de laborator poate fi obţinut prin încălzirea atentă a nitratului de amoniu până la 200oC:

NH4NO3 (s) 200 C N2O + 2H2O (g)

• Se formează NO şi prin oxidarea amoniacului în prezenţa platinei drept catalizator:

4NH3 + 5O2 Pt

1000 4NO + 6H2O

• Acest proces de oxidare catalitică a NH3 la NO stă la baza metodei industriale de obţinere a compuşilor oxigenaţi ai azotului şi este o etapă a procesului de obţinere a acidului azotic din amoniac

• Una din proprietăţile NO este capacitatea lui de a reacţiona cu O2 , formând NO2:

2NO + O2 2NO2

• Ca urmare a acestei reacţii, în gazele de eşapament ale motoarelor cu ardere internă există şi o cantitate oarecare de NO2 Bioxidul de azot

• Bioxidul de azot este un gaz brun roşcat, toxic şi cu un miros specific

• La temperaturi joase bioxidul de azot se transformă de la sine îţntr-un gaz incolor, N2O4 : 2NO 2 ® N2O4  

• La dizolvarea NO2 în apă se formează acid azotic HNO3 : 3NO 2 + H2O 2NO3

- + 2H+ + NO 

• In această reacţie azotul este atât oxidant cît şi reducător

• De regulă, oxizii de azot sunt oxidanţi puternici: 0,96 NO3 - 0,79 NO2 1,12

HNO2 1,00 NO 1,59 NO2 1,77

N2 0,27 NH3

1,25Procesele atmosferice cu participarea amoniacului

• In procesele atmosferice cu participarea compuşilor azotului un rol important îl joacă amoniacul

• Datorită caracterului său bazic în soluţii apoase el este capabil să neutralizeze componenţii acizi din atmosferă:

NH3 + H2SO4

NH4HSO4 NH3 + NH4HSO4

(NH4)2SO4

NH3 + HNO3

NH4NO3  

Aceste reacţii duc la formarea sulfatului şi nitratului de amoniu

Surse principale de amoniac:

solul; substanţele organice din sol sunt supuse destrucţiei microbiologice care generează şi amoniac

urina animalelor domestice; în Europa, această sursă este mai însemnată decât degajările de amoniac din sol

fabricarea şi utilizarea îngrăşămintelor cu azot Oxidul de carbon

• Luat după masa totală, oxidul de carbon este unul din principalii poluanţi ai mediului aerian

• Acţiunea toxică a CO este legată de proprietatea lui de a se combina cu ionii de fier în molecula de hemoglobină, fiind de 210 ori mai activ ca oxigenul

• Surse principale:– transportul auto – întreprinderile industriale – CTE – gospodăria comunală – agricultura

Metalele grele• Metalele ajung în aer sub formă

de aerosoli solizi care rezultă– la arderea cărbunelui,

petrolului, turbei şi unor minereuri

– din fumul cuptoarelor de topire la producerea oţelului şi a aliajelor metalice

• In cazul mercurului, aportul antropogen reprezintă aproximativ 1/3 din toate emisiile acestui metal în atmosferă

• Până la 72,3% din emisia totală de Pb este datorată produşilor obţinuţi în urma arderii benzinei cu adaos de Pb

• Emisiile antropogene de Cd în atmosferă (7 mii t pe an) depăşesc cu mult emisiile din surse naturale (850 t pe an)

• Chelirea copiilor din oraşul Cernăuţi, la sfârşitul anilor '80, a fost legată de deşeurile industriale care conţineau compuşi organici ai taliului.Energia din straturile atmosferice

Partea principală a energiei trece prin straturile superioare ale atmosferei, este absorbită parţial în troposferă de către vaporii de apă, oxidul de carbon, oxigen, aerosoli şi particule de praf

Cea mai mare parte de energie este absorbită de suprafaţa terestră

Energia absorbită de suprafaţa terestră se întoarce în atmosferă sub formă de radiaţii infraroşii cu lungimi de undă cuprinse între 16,7-7,6 mm, cu un maxim larg la 12 mm, sau este folosită la evaporarea apei şi la formarea curenţilor turbulenţi de aer

O mică parte din energia termică emisă de suprafaţa terstră trece prin atmosferă şi se reflectă în cosmos

Cea mai mare parte din ea este absorbită de moleculele de apă şi de bioxidul de carbon, ce determină încălzirea suplimentară a aerului

Energia absorbită de atmosferă este dirijată din nou spre suprafaţa terestră, fapt în urma căruia apare efect de seră .