22.Атмосфераның химиялық ластануының негізгі көздерін атаңыз және олармен күресу жолдарын көрсетіңіз

Дымқыл ауаларда оттек құрамында екі валентті темір болатын (мысалы, оливин) минералдармен де әрекеттеседі:

2Fe₂SiO₄ + О₂ = 2Fe₂O₃ + 2SiO₂

Жер тарихында көп уақыт бойы бұл процесс атмосферада оттектің жиналуына кедергі болып келді, дегенмен, осы уақытта құрамында оттекпен әрекеттесетін екі валентті темір бар минералдар жер бетінде қалған жоқ, сөйтіп, оттектің глобальді айналымына бұл процесс әсер етпейтін болды, бірақ жергілікті жерлерде оттектің концентрациясына әсері бар болуы мүмкін. Сөйтіп, фотосинтездейтін тірі организмдер оттек ағымының басты көзі. Өнеркәсіптік революцияға дейін (XVIII ғасырдың ортасы) атмосферада оттектің құрамы тұрақты болған (органикалық заттарды демалуымен ыдырауының, сонымен қатар орман өрттерінің нәтижесінде қанша оттек жұтылса, соншасы фотосинтез нәтижесінде бөлініп отырған). Органикалық заттардың аздап балшықтарда болуы оттек концентрациясын ылғида өсіріп отырған, бірақ қазіргі кезде ол процесс мардымсыз жүреді. Озон(O₃) түзілуі – жарық энергиясы әсерімен жүретін фотохимиялық процесс. Жарықтың толқын ұзындығы аз болған сайын, оның энергиясы көп. Оттек молекуласын бөлшектерге бөлу үшін толқын ұзындығы 240нм-ден аз болатын ультракүлгін (УК) сәулеленуі қажет: O₂ + hʋ→ O• + O•

Оттектің атомдары (О) түзіле салып олар озон түзе әрекеттеседі: O₂ + O• → O₃

Фотохимиялық процестің нәтижесінде түзілген озон (O₃) оның ыдырау реакциясы нәтижесінде теңдесуі мүмкін. Оны оттек атомдарын жоятын процестің реакциясымен бірге былай жазуға болады:

O₃ + hʋ→ O₂+ O•

O₃ + O• → 2O₂

O• + O• +M → O₂ + M

«Үшінші дене» деп аталатын М, реакцияның артық энергиясын жұтады. Үшінші дене ретінде O₂ немесе азот молекуласы (N₂) бола алады «Үшінші денесіз» тізілген О₂ қайтадан ыдырап кетеді. Бұл реакциялар О₃–тің химиясын толық түрде сипаттамайды, сондықтан оттектен басқа оның құрамында сутек (Н), азот (N), және хлор (Cl) болатын реакцияларды

қарастыру керек:

OH ^̄ + O₃ → O₂ + HO₂̄ ³

HO₂̄ ³ + O → OH ^̄ + O₂ ,

Бұлардың қосындысы мына реакцияны береді:

О₃ + О → О₂

Осыларға ұқсас реакцияларды басқа формалары үшін де (мысалы, дыбыстан жоғары авиация қозғалтқыштарынан шығатын азот тотығы (NO) немесе тропопаузадан өтіп стратосфераға жететін азоттың шала тотығы (N₂О)] жазуға болады:NO + O₃ → O₂ + NO₂

NO₂ + O → NO + O₂

N₂O реакцияға бастапқы сатыда түседі: N₂O + О → 2NO.

Реакцияны хлорфторкөмірсутектерден бөлінетін хлор үшін жазсақ:

O₃ + Cl ̄ → O₂ + ClO ̄

ClO ̄ + O ̄² → O₂ + Cl

Осы үш топтардағы реакциялардан көретініміз: O₃ және атомдық оттек жойылып, ОН, NO немесе Сl радикалдары түзіледі. Сөйтіп, бұл радикалдарды озонның ыдырауының катализаторы ретінде қарауға болады.Стратосфера озонының химиясы үшін маңызды жағдайды айтсақ, ол жоғарыдағы катализдік реакциялардың ластаушы бір молекуланың әсерінен озонның көптеген молекуласы жойылатынын көрсетуі болып табылады.ХФУ (хлорфторкөмірсутектер)–стратосферадағы озон қабатын бұзатын себептердің бірі. Азот қосылыстары, егер олар стратосфераға кіріп жоғарыдағы реакциялар тізбегіне қатысатын болса, онда олар да озон қабатын бұзады. Дыбыс жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен (сверхзвуковые) үлкен биіктікте ұшатын комерциялық ұшақтардан бөлінетін азот қосылыстары ең бірінші ластаушы заттар болады, себебі бұл газдардың реакцияға қабілеттіктері төмен стратосфераға өтуі баяу болса да оларды ұшақтардың өзі жоғары қабаттарға алып барады. Көмірқышқыл газы (CO₂ )Оттек сияқты көмірқышқыл газының пайда болу және жұмсалу көздері болып тірі организмдер саналады. Көмірқышқыл газы өсімдіктерге олардың күрделі органикалық заттардың фотосинтезі үшін қажет, фотосинтез реакциясынан организмдер энергия алады және өздерінің дене мүшесін қалыптастыратын материалдар алады. Қазіргі кезде көмірқышқыл газы тапшы ресурстарға жатады, сол себепті оның атмосферада болу уақыты үлкен емес –4 жыл (ал оттектің уақыты 5000 жыл).

Өнеркәсіптік революцияға дейін атмосфера көмірқышқыл газы бойынша тұрақты болған (органикалық заттардан мысалы, торфтан аздап шығарылатынын есептемегенде). Глобальды экожүйеде атмосферадағы CO₂ көмірқышқыл газының концентрациясы миллион жылдар бойы тұрақты болады. Бірақ қазбалы отындарды жағудың әсерінен атмосфераға көмірқышқыл газының қосымша мөлшерлері түсе бастады. Бұған жер жыртудың әсерінен гумустың бұзылуы нәтижесінде пайда болатын көмірқышқыл газы қосылды.Жер қыртысын бүлдіріп, ағаштарды жоюдың әсерінен фотосинтездің өсуі көмірқышқыл газының концентрациясының өсуінен аз жердегі гумус қабаттың бүлінуі атмосферада көмірқышқыл газын көбейтеді.

23. Су буы, СО₂, СО, N_xO_y, метан, озон газдар атмосферага кандай әсер береді ? Атмосферада ненін себінен түзіледі.Ауадағы айнымалы компоненттердің ішіндегі ең көбі су булары (ылғалдар). Олардың биохимиялық рөлі өте жоғары. Олар конденсацияланып барлық климаттық зоналардағы сұйық суды береді. Ауада ылғалдықтың болуы тірі организмдер судың булануына кедергі жасайды.Атмосферадағы су буларының негізгі көзі–булану, ал олардың атмосферадан кетуі –конденсация.Cу буларының меншікті мөлшері абсолюттік ылғалдылық деп аталады. Ауаның максималды абсолюттік ылғалдылығының температураға тәуелділігі 12–суретте келтірілген. Әр түлі қисықтар абсолюттік ылғалдылықтың әр түрлі өлшеміне қатысты: жоғарғы қисықта – парциалды қысыммен (кПа), төменгі қисықта молярлық (моль/м³) өлшенген. Ауаның реал (шын) ылғалдылығы әдетте ылғалдылықтың максимал мәнінен аз болады. Реалды абсолюттік ылғалдылықтың берілген температурада максималды ылғалдылыққа қатынасы ауаның салыстырмалы қатынасы деп аталады. Ауа райын хабарлағанда осы салыстырмалы ылғалдылықты айтады. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы судың булануын анықтайды: ылғалдылық аз болған сайын булану тез жүреді. Егер салыстырмалы ылғалдылық 100%-дан асса, онда су конденсацияланады.Көмірқышқыл газы (CO₂ )Оттек сияқты көмірқышқыл газының пайда болу және жұмсалу көздері болып тірі организмдер саналады. Көмірқышқыл газы өсімдіктерге олардың күрделі органикалық заттардың фотосинтезі үшін қажет, фотосинтез реакциясынан организмдер энергия алады және өздерінің дене мүшесін қалыптастыратын материалдар алады. Қазіргі кезде көмірқышқыл газы тапшы ресурстарға жатады, сол себепті оның атмосферада болу уақыты үлкен емес –4 жыл (ал оттектің уақыты 5000 жыл).

Өнеркәсіптік революцияға дейін атмосфера көмірқышқыл газы бойынша тұрақты болған (органикалық заттардан мысалы, торфтан аздап шығарылатынын есептемегенде). Глобальды экожүйеде атмосферадағы CO₂ көмірқышқыл газының концентрациясы миллион жылдар бойы тұрақты болады. Бірақ қазбалы отындарды жағудың әсерінен атмосфераға көмірқышқыл газының қосымша мөлшерлері түсе бастады. Бұған жер жыртудың әсерінен гумустың бұзылуы нәтижесінде пайда болатын көмірқышқыл газы қосылды.Азот (N₂) және оның қосылыстары Азоттың молекуласында берік үш байланыс болатындықтан оның реакцияға қабілеті аз. Салмағы ауыр,суда ермейтін және химиялық инертті болғандықтан бұл газдар атмосферадан кетпейді деуге болады. Инертті газдардан кейін азоттың атмосферада болу уақытын ең үлкен -10⁶ жылға тең. Азоттың биохимиялық рөлі екі жақты, біріншіден, радиацияға қабілетті өте күшті оттекті сұйылтады-әдетте өсімдіктердің бәрі жанып кеткен болар еді.Екіншіден, оның химиялық реакцияға түсетін мөлшері барлық биосфераны қосылыстарымен қамтамасыз етуге жеткілікті.Азоттың молекуласында берік үш байланыс болатындықтан оның реакцияға қабілеті аз. Салмағы ауыр,суда ермейтін және химиялық инертті болғандықтан бұл газдар атмосферадан кетпейді деуге болады. Инертті газдардан кейін азоттың атмосферада болу уақытын ең үлкен -10⁶ жылға тең.Азоттың биохимиялық рөлі екі жақты, біріншіден, радиацияға қабілетті өте күшті оттекті сұйылтады-әдетте өсімдіктердің бәрі жанып кеткен болар еді.Екіншіден, оның химиялық реакцияға түсетін мөлшері барлық биосфераны қосылыстарымен қамтамасыз етуге жеткілікті.Азот реакцияға не нитрофикациялайтын (оны аммоний тұздарына дейін тотықсыздандыратын) бактериялардың әсерінен, не өте жоғары температурада (азот (II) оксидіне дейін тотықтыратын) түседі.Атмосферада мұндай температура найзағай жарқылында, техносферада-іштен жанатын қозғалтқыштардың карбюраторында (Отто жүйесі) және реактивтерді қозғалтқыштарда түзіледі. Түзілген NO ауадағы оттекпен тез тотығып NO₂–ні береді, NO₂ оттек қатысында бұлттардағы тамшы суымен әрекеттеседі. Бұл реакцияны жазсақ;

4 NO₂+2 Н₂О+О₂= 4Н NO₃

Шынын айтқанда, бұл реакция едәуір күрделі өтеді (NO₂-нің ауадағы) концентрациясы күшті найзағайдың өзінде өте аз және оның төрт молекуласының кездесу ықтималдығы да аз. Азот оксидтерінің реакцияға түсу қабілеттілігі жоғары болғандықтан олардың атмосферада болу уақыты небәрі 4 тәулік қана. Азот қышқылы жаңбырдың әсерінен атмосферадан жуылып жерге түседі, топырақта болатын негіздермен бейтараптанады, сөйтіп түзілген нитраттар өсімдіктерге сіңеді. Метан (CH₄).Метанның атмосфераға келетін көзі- әртүрлі бактериялардың тіршілік әрекеті, атмосферадан кетуі(сток) – ауадағы оттекпен тотығуы. Әдетте метан түзуші бактериялар дымқыл анаэробты жағдайда өмір сүреді, мысалы, батпақта және түпкі шөгінділерде. Сонымен қатар, олар шөп қоректі жануарлардың ас қорыту жолдарында да болады. 1850 жылдан бастап метанның атмосферадағы концентрациясы екі есе өсті, қазіргі кездегі концентрациясы 1600 млрд.Концентрациясының осылай өсуінің себебі туралы біртұтас пікір жоқ. Әртүрлі гипотезалар бар, мысалы, күріш егісінің ауданының көбеюі (егін үнемі суғарылатындықтан метан түзуші бактериялардың тіршілігіне жақсы жағдай туады) және де азот және фосфор қосылыстарымен балшықтардың ластануы. Метан буландырғыш газ (парниковый газ) болғандықтан, оның концентрациясының көбеюі нәтижесінде климаттың глобальды жылынуына өз үлесін қосады. Метанның атмосферадан кетуінің (сток метана) негізгі себебі оттекпен радикальды тотығуы (баяу реакция). Оның атмосферада болу уақыты – 3,6 жыл.Озон(O₃) түзілуі – жарық энергиясы әсерімен жүретін фотохимиялық процесс. Жарықтың толқын ұзындығы аз болған сайын, оның энергиясы көп.

О₃ + О → О₂

Осыларға ұқсас реакцияларды басқа формалары үшін де (мысалы, дыбыстан жоғары авиация қозғалтқыштарынан шығатын азот тотығы (NO) немесе тропопаузадан өтіп стратосфераға жететін азоттың шала тотығы (N₂О)] жазуға болады:

NO + O₃ → O₂ + NO₂

NO₂ + O → NO + O₂

N₂O реакцияға бастапқы сатыда түседі:

N₂O + О → 2NO.

Стратосфера озонының химиясы үшін маңызды жағдайды айтсақ, ол жоғарыдағы катализдік реакциялардың ластаушы бір молекуланың әсерінен озонның көптеген молекуласы жойылатынын көрсетуі болып табылады.ХФУ (хлорфторкөмірсутектер)–стратосферадағы озон қабатын бұзатын себептердің бірі. Азот қосылыстары, егер олар стратосфераға кіріп жоғарыдағы реакциялар тізбегіне қатысатын болса, онда олар да озон қабатын бұзады. Дыбыс жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен (сверхзвуковые) үлкен биіктікте ұшатын комерциялық ұшақтардан бөлінетін азот қосылыстары ең бірінші ластаушы заттар болады, себебі бұл газдардың реакцияға қабілеттіктері төмен стратосфераға өтуі баяу болса да оларды ұшақтардың өзі жоғары қабаттарға алып барады.