Bir atmosfer aerosollerinin davranışını anlamak iklim bilimi, hava kalitesi yönetimi ve çevresel sağlık için kritiktir. Bu küçük partiküller hava paternleri, insan solunum sağlığı ve Dünya radyasyon dengesini gerçek dünyayla ilişkilendirir. Kimyasal kinetics, özellikle de kalori oluşumu, büyüme ve kimyasal dönüşüm için nicel bir çerçeve sunar.
atmosferik Aerosollar nedir?
Havadaki katı veya sıvı partiküllerin süspansiyonları, birkaç nanometreden on iki doğal ve antropojenik kaynaktan kaynaklanmıştır. Doğal kaynaklar doğrudan deniz spreyi, volkanik patlamalar, mineral toz ve bigen emisyonları (örneğin, bitki örtüsü, bitki örtüsü, bitki örtüsü, fosil yakıtların yanı sıra) atmosferde oluşturulabilir.
Aerosols, iklimin doğrudan yayılması ve enerji radyasyonunu ve dolaylı olarak bulut kondensasyon nükleleri (CCN) veya buz nükleleri olarak hareket ederek, bulut özelliklerini ve yaşamlarını değiştirmek, küresel iklim modellerindeki en büyük belirsizliklerden biri olarak kalmaktadır.
Atmospheric Chemistry'de Oran Yasalarının Temelleri
Hız yasaları, reaksiyonların yoğunlaşmasına neden olan kimyasal reaksiyon oranını içeren matematiksel ifadelerdir. atmosferik kimyada, bu yasalar uçucu organik bileşikler (VOCs), oksidonlar (örneğin, OH radikaller, ozon, nitrat radikaller) ve A ve B arasındaki reaksiyon için genel bir oran yasası olarak yazılabilir:
[B] ^ ([0)[0)[0)
[DÜŞÜNÜ:0]K[DÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
Reaksiyonları ve Molekülerlik
İlk sipariş reaksiyonları (örneğin, azot dioksit fotolysis) doğrusal olarak bir tepkiye bağlı olarak, ikinci sipariş reaksiyonları (örneğin, OH + VOC) atmosferik bir kimyada yaygındır. Pseudo-ilk sipariş koşulları genellikle büyük aşırılığa sahip laboratuvarlarda kullanılır.Determining reaksiyon emirleri, aerosol üretim oranlarını etkileyen değişikliklerin nasıl tahmin edilmesine yardımcı olur.
Sıcaklık Bağımlılığı
Sıcaklık, atmosferde, sıcaklık yüksek çözünürlükte, enlem ve mevsimle değişir. Arrhenius denklemi, laboratuvar destekli hız sabitlerini atmosfer koşullarına olanak sağlar. Örneğin, yüksek aktivasyon enerjileriyle yapılan tepkiler, yüksek troposphere'in tipik soğuk sıcaklıklarında daha yavaştır, aerosol yaşamlarını ve küresel dağıtımları etkiler.
Aerosol Formasyon Süreçlerine Hızlandırma Yasalarını Uygulayın
Aerosol formları hem homojen hem de heterojen süreçleri içerir. Homojen nükleksiyon (yeni parçacık oluşumu) gaz-fak türlerinin saturasyon buhar basıncını aştığında meydana gelir. nükleasyon için kurallar genellikle karmaşıktır, küme oluşumu kinetiği ile ilgili heterojen reaksiyonlar içerir, nitrik asit veya amonyak, Langmuir-Hinshelwood veya Eley-Rideal mekanizmaları takip eder, yüzey konsantrasyonlarını ve reaksiyonlarını içeren oran sabitler.
Orta Organik Aerosol (SOA) Formasyon
Vakumlu organik bileşikler (VOCs), parçacığın aşamasına giren düşük çözünürlükli ürünleri üretmek için oxidasyona maruz kalır.Tek bir VOC öncülüğünden elde edilen hız yasası şöyle ifade edilebilir:
[FONT=0)Z (T) × (D) × (D) × (D)
Ürün, VOC ve çevre koşullarının kimyasal yapısına bağlıdır. Multi-jenerasyon oxidasyonlar, Master Chemical Mechanism (MCM) gibi modellerde sabitlenir ve SOC'nin (a bigen VOC) çeşitli volatilities ile çalışır.
Sulfate Aerosol Formasyon
Sulfate aerosoller öncelikle sulfur dioksit (SO2) kömür yanma ve volkanlardan yayılan oksidasyondan oluşur.
[FONT=0) Rate = k1 [SO2][OH]).
Aqueous aşamasında, H2O2 tarafından yapılan SO2 oksidasyon için oran yasası:
[FONT=0)[0](K)[0)[0)[0)
K1 ve k2 laboratuvar ölçümlerinden nereden bilinmektedir. Bu oranın atmosfer modellerine akrep etmek, sulfate aerosol dağılımının ve iklim etkilerini simülasyonuna olanak sağlar.
Vaka Çalışmaları: Gerçek Dünya Aerosol Dynamics için Kodlar Uygulanıyor
Free Troposphere'da Yeni Parçacık Formasyon
Borcu ormanlar üzerindeki arazi gözlemleri, ilk stabil kümelerin (size ~1 nm) nüklemisyonunu kullanarak gözlemlenen parçacık sayısı konsantrasyonlarını yeniden üretirler.Demek gerekirse, küresel modellerdeki ilk stabil kümelerin (size ~1 nm) oluşumu, sulfurik asit konsantrasyonuna olan bir güç-kömürülmesi: 03.
Black Carbon Aerosol'un Ağlanması
Siyah karbon (soot) dizel motorlardan yayılan, kaplama işlemine geçtiği gibi atmosferde yaşlanmaya neden oluyor:0)Demokülasyon veya organik. kaplama formasyonu oranı, gaz-faz öncülerinin ve mevcut yüzey alanının konsantrasyonuna bağlıdır.
İklim Modelleme ve Hava Kalite Politikası için Implikasyonlar
Hava modellerinde doğru hava gösterimi, büyüme ve geri yükleme, bu kinetik programları içeren modeller için kinetik veriler parametreleme gerektirir.Örneğin, SOA formasyon oranı, önerilen aerosol optik derinliği ve radiative zorlamalarını etkiler.TheurFLT:0) İklim Değişikliği Üzerine Çevre (IPCC)) değerlendirme raporları, bu kinetik programları içeren modellere güvenir. Benzer şekilde, hava kalitesi modelleri, oran yasaları kullanan risk azaltma ve düzenleyici stratejileri, VOC ve SO2 gibi.
Uygulamalar, emisyon azaltımı politikalarının etkinliğini tahmin eder. Örneğin, SO2 oksidasyon için oran yasası iyi karakterize edilirse, düzenleyiciler, verilen SO2 emisyon kapına ne kadar sulfate aerosol azaltacağını tahmin edebilir.TheurFLT:0U.S. Çevre Koruma Ajansı).
Aerosol Kinetics ve Future Yollarında Zorluklar ve Gelecek Yollar
İlerlemeye rağmen, birçok zorluk kalır. Birçok atmosferik tepkiler, laboratuarda izole etmek zor olan karmaşık karışımlar ve orta türler içerir. ikincil organik aerosol oluşumu için reaksiyon hızı sık sık sık sık sefil nem, aerosol asitlik ve oksidasyon dereceleri ile değişir - faktörler tamamen basit oran yasalarıyla yakalanmaz. Multi-faksiyon reaksiyonları (gaz + sıvı + sağlam) toplu taşıma ve reaksiyona karşı verilen çiftleştirici modelleri gerektirir.
Başka bir sınır fotokimyasal süreçlerin rolüdür. Fotolysis, aerosol-fayografi türü için sürekli olarak sabitlenir (örneğin, kahverengi karbon kromozomu) ışık yoğunluğu ve parçacık kompozisyonuna bağlıdır. Bu modelleri kullanarak, aerosol ve optik özellikleri tahminleri geliştirir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Havalimanları laboratuvar kinetiği ve geofizik modellerine hız yasaları uygulayın. Sulfate parçacığının SOA yaşlanmasına göre, bu nicel ilişkiler bilim insanları, farklı çevresel koşullar altında aerosol davranışını tahmin edebilmelerini sağlar.En iyi kinetik veriler iklim projeksiyonlarında belirsizliği azaltır ve kanıtlara dayalı hava kalitesi politikalarına devam eder.