چرا اوزون در استراتوسفر تولید میشود؟

[azarafrooz 14,221]

اتمسفر زمين از مولوكولهاي گاز تشكيل شده است كه درتعادل بين نيروي جاذبه و حركت گرماييمولوكولهاي هوا, نزديك به سطح زمين نگه داشته شده است . گازهاي اتمسفر عبارتند از ازت(78/0) اكسيژن(21%) آرگون (9%) وگاز كربنيك(3%) بعلاوه اتمسفرحاوي مقاديراندك وبسيار جزيي از عناصر وتركيبات مختلفي ازجمله متان, ازن, هيدروژن سولفوره, مونوكسيد كربن, كلروفلوروكربن هاوانواع ذرات نيزهست . نوع وميزان گازهاي تشكيل دهنده اتمسفروهمچنين درجه حرارت آنها با افزايش ارتفاع از سطح زمين تغييرمي كند و برهمين اساس است كه طبقات مختلف اتمسفر رامشخص مي كنند . لايه حياتي ازن درطبقه استراتوسفر وجود دارد يعني طبقه اي كه از تروپوپاز (مرز بين تروپوسفربا طبقه بالايي آن) تا 50 كيلومتر بالا گسترده شده وبا افزايش ارتفاع درجه حرارت آن افزايش مي يابد. بيشترين غلظت ازن درارتفاع16تا18 كيلومتري عرض هاي جغرافيايي قطبي و درحدود25 كيلومتري بالاي خط استوا اتفاق مي افتد.ازن گازي بي رنگ, بااندكي مزه شيرين, بوي تند وزننده است كه در تروپوسفور به عنوان يك آلوده كننده و دراستراتوسفره عنوان سپرحيات مطرح است. تنها 10 درصد از كل ازن اتمسفر درتروپوسفور بوده و90 درصد بقيه دراستراتوسفر مي باشد

زیرا................

بالای استراتوسفر ،هوای بسیار رقیق است وغلظت مولکولها به اندازه ای کم است که بیشتر اکسیژن به صورت اتمی وجود دارد که از تفکیک مولکولهای O2 به وسیلۀ فوتونهای uv-c نور خورشید به وجود آمده اند . برخورد نهایی اتمهای اکسیژن به تشکیل مجدد مولکولهای O2 منتهی می شود،واین مولکولها مجددا براثر جذب نور خورشید تفکیک میشوند.

در اسراتوسفر ،شدت نور uv-c خیلی کمتر است زیرا قسمت عمده آن به وسیلۀ اکسیژن موجود در بالای استراتوسفر جذب میشود و چون چگالتر است،غلظت اکسیژن مولکولی خیلی بیشتر است. به این دلیل ، قسمت عمده اکسیژن استراتوسفری به جای اکسیژن اتمی به صورت O2 وجود دارد .از آنجا که غلظت مولکولهای O2 نسبتا زیاد است و غلظت اکسیژن اتمی خیلی کم است ،محتملترین سرنوشتی که برای اتمهای اکسیژن استراتوسفری ایجاد شده به وسیلۀ تجزیه نور شیمیایی O2 وجود دارد این است که با مولکولهای اکسیژن دو اتمی برخورد کنند وبه این ترتیب اوزون حاصل میشود:

 

 

گرما + O2 + O --------> O3

.آزاد شدن گرما به وسیلۀ این واکنش سبب می شود که دمای استراتوسفر ،از دمای هوای بالا وپایین آن بیشتر باشد در واقع استراتوسفر به عنوان منطقه ای در فضا تعریف شده که بین این دو مرز قرار گرفته است..در واقع ،این واکنش منبع تمام اوزون موجود در استراتوسفر است. به هنگام روز اوزون به طور پیوسته به وسیلۀ این فرایند در حال تشکیل شدن است،وسرعت تشکیل آن به مقدار نور uv و غلظت مولکولهای اکسیژن در یک ارتفاع معین بستگی دارد در پایین استراتوسفر وفور O2 خیلی بیشتر از وفور آن در بالای استراتوسفر است زیرا چگالی هوا با نزدیک شدن به سطح زمین به طور فزاینده ای افزایش می یابد.اما در این سطح مقدار نسبتا کمی از اکسیژن تفکیک میشود واز این رو مقدار کمی اوزون تشکیل میشود زیرا تقریبا تمام uv پرانرژی از نور خورشید پیش از رسیدن به این ارتفاع حذف شده است .به این دلیل لایه اوزون خیلی زیاد به پایینتر از استراتوسفر گسترش نمی یابد .برعکس در بالای استراتوسفر ،شدت uv-c بیشتر است اما هوا رقیقتر است وبنابراین اوزون نسبتا کمی تولید می شود زیرا اتمهای اکسیژن به جای برخورد با تعداد کم مولوکلهای O2 دست نخورده با یکدیگر برخورد می کنند..در نتیجه ،چگالی اوزون در جایی که حاصلضرب شدت uv-c و غلظت O2 حداکثر است به حداکثر میرسد . بیشتر اوزون در منطقه ای بین 15 و35 کیلومتری ،یعنی قسمت تحتانی و میانی استراتوسفر ،که همچنین به عنوان لایه اوزون شناخته می شود ،واقع شده است.

وخلاصه.......

اوزون در استراتوسفر در طول روز طی یک رشته واکنشهایی که به طور همزمان صورت میگیرند به طور پیوسته تشکیل وتجزیه می شوند واز نوبه وجود می آید.اوزون در استراتوسفر به این علت تولید میشود که در آنجا به مقدار کافی uv-c از نور خورشید وجود دارد تا تعدادی از مولکولهای O2 را به اتمهای اکسیژن تفکیک کند واکثر این اتمها با دیگر مولکولهای O2 برخورد می کنند و مولکول اوزون به وجود می آید.اوزون در پایینتر از استراتوسفر تشکیل نمی شودزیرا در آنجا UV_C لازم برای تولید اتمهای o که برای تشکیلO3 مورد نیاز است،وجود ندارد.

منبع:کتاب شیمی محیط زیست باکمی تغییر(کالین برد)

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

نوشته شده در یکشنبه یازدهم مرداد 1388ساعت 17 توسط آقااحمدي | نظر بدهید

 

---

[h=2]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[/h]شیمی تهی شدن اوزون ودر واقع شیمی دیگر فرایندها در استراتوسفر ،به وسیلۀ انرژی نور خورشید پیش برده می شود به این دلیل تجزیه و تحلیل خود را با بررسی رابطه بین جذب نور،به وسیله مولکولها وبرانگیختگی آنها ،که موجب واکنش پذیری مولکولها میشود ،شروع می کنیم.

یک شی سیاه رنگ نور را در تمام طول موجهای طیف مرئی ،یعنی از nm400 (نور فرابنفش)تاحدود nm750 (نور قرمز )جذب می کند. تمایل طبیعی اجسام برای جذب نوری با طول موج معین به علتتفاوت ترازهای انرژی الکترونهای آنها ،فوق العاده با هم فرق دارد.

مولکول دواتمی اکسیژن ،O2 ،نور مرئی را به میزان قابل توجهی جذب نمی کند ،اما انواع معینی از نور فرابنفش (UV ) ،که شامل تابش الکترومغناطیسی با طول موجهای بین حدود 50تا nm400 را جذب می کند. ناحیه فرابنفش از لبه بنفش ناحیه مرئی شروع میشود واز این رو نام فرابنفش به آن داده شده است .بعد از ناحیه فرابنفش یعنی ناحیه ای با طول موچهای بازهم کوتاهتر ، پرتوایکس قرار دارد در طرف دیگر طیف الکترومغناطیسی ،بعداز ناحیه مرئی ، نور زیر قرمز قرار دارد.

گاز O2 که بالای استراتوسفر قرار دارد قسمت عمده نور UV را از 120 تاnm220 از نور خورشید حذف میکند ، بقیه آن به وسیله O2 در استراتوسفر جذب میشود .نور فرابنفش که طول موجی کوتاهتر از nm120 دارد به وسیله O2 و سایر سازندهای هوا مانند N2 در استراتوسفر و بالای آن جذب میشود .از این رو هیچ نور UV که طول موجی کوتاهتر از nm220 داشته باشد به سطح زمین نمیرسد ، بدین ترتیب پوست وچشمهای ما از آسیب به وسیله این بخش از نور خورشید در امان است.O2 همچنین مقداری از نور UV رادر گسترده 220تا nm240 جذب می کند.

نور فرابنفش در گسترده 220 تا nm320 از نور خورشید عمدتا به وسیله مولکولهای اوزون که در مناطق میانی و تحتانی استراتوسفر پخش شده اند ،جذب می شود .

از آنجا که ساختار ملکولی ودر نتیجه مجموعه ترازهای تنرژی مولکول اوزون که تا حدودی در گسترده طول موج کوتاهتر به وسیله O2 کمک می شود ، تمام نور فرابنفش خورشید را در گسترده 220 تا nm290 ، که ناحیه 200 تا۲۸۰ نانومتر را که به عنوان uv-c شناخته شده همپوشانی میکند ،جذب می نماید.

اوزون تنها می تواند کسری از نور فرابنفش خورشید را در گستره 290 تاnm320 جذب کند ،زیرا توانایی اوزون برای جذب نوری با این چنین طول موجهایی کاملا محدود است ،مقدار باقی مانده ،10تا 30% (بسته به عرض جغرافیایی )به سطح زمین نفوذ می کند به این ترتیب اوزون برای محافظت ما در برابر نور خورشید در ناحیه UV-B ،که به عنوان ناحیۀ 280 تا nm320 تعریف شده است، کاملا موثر نیست. آن کسری از UV-Bکه به تروپوسفر می رسد با طول موج افزایش می یابد .از آنجا که اوزون با هیچ سازنده دیگری از هوای پاکیزه در ناحیه UV-A یعنی 320تا nm400 به طور قابل ملاحظه ای جذب ندارد ،بیشتر این نور فرابنفش که از نظر زیست شناختی کمترین ضرر را دارد به سطح زمین نفوذ میکند.

منبع:کتاب شیمی محیط زیست(کالین برد)