Стоки метана.
Страница 1

Рассмотрение поведения метана в атмосфере начнем с процессов исчезновения метана. Дело в том, что про­цессы вывода метана из атмосферы известны в количе­ственном отношении гораздо полнее, чем процессы, обеспечивающие поступление метана в атмосферу. Ин­тенсивность процессов стока метана должна быть при­мерно равной интенсивности источников метана, что

позволяет более надежно судить о мощности источни­ков метана в атмосфере.

Молекула метана довольно устойчива, и ее нелегко вывести из атмосферы. Метан малорастворим в воде (30 см3 газа растворяется в одном литре воды), и удале­ние его из атмосферы с помощью осадков не происхо­дит. Для реального удаления из атмосферы метан необ­ходимо переводить в нелетучие соединения или другие газообразные соединения.

Метан, как и многие другие примеси, исчезает из атмосферы, в основном в реакции с радикалом

ОН:

ОН + СН4 = Н2О + СНз

Если концентрация метана в атмосфере не растет, то это означает, что скорость поступления метана в ат­мосферу равна скорости его вывода. Поэтому количе­ственные характеристики этой реакции между метаном и радикалом ОН чрезвычайно важны, так как ошибка в 25% приведет к ошибке примерно в 25% в расчете мощ­ности источников метана. Параметры этой реакции определялись многократно, и тем не менее последние данные показывают, что 10-15 лет назад скорость реак­ции определялась завышенной примерно на 25%. Это означает, что поток метана в атмосферу с поверхности Земли составляет примерно 400, а не 500 Тг/год, как считалось ранее. Возникает естественный вопрос об источнике радикалов ОН. Необходимо отметить, что радикал ОН — одна из наиболее реакционноспособных частиц в химических процессах. Источником радикала ОН в тропосфере является тропосферный озон (Од). Под действием ультрафиолетового света с длиной вол­ны короче 310 нм молекулы тропосферного озона раз­рушаются с образованием молекулы кислорода и чрезвычайно реакционноспособного атома кислорода в возбужденном электронном состоянии (0(1D)):

03+hv (310 нм и короче) = О2 + 0(1D)

Атомы кислорода отрывают один атом водорода от воды и получается два радикала ОН:

0(1D) + Н2О = 20Н

Итак, реакции в атмосфере, приводящие к выводу ме­тана, таковы:

ОН + СН4 = Н20 + СНз,

СНз + О2 = СНзО2,

СНзО2 + NO = СНзО + NO2,

СНзО + 02 = СН2О + НО2,

HO2 + NO = OH + NO2,

2[NO2 + hv = NO + 0],

2[0+02 = 0з],

СН4 + 402 = СН2О + Н20 + 20з

Таким образом, в результате многоступенчатого про­цесса образуются по одной молекуле формальдегида и воды и две молекулы озона. NO и NO2 (NOх ) всегда присутствуют в атмосфере в количествах, достаточных для протекания реакции с их участием.

Из приведенных реакций видно образование не­стабильных валентно-ненасыщенных частиц, таких, как СНзО2 или НО2. Эти частицы играют важную роль в процессах в атмосфере. Формально их образование можно представить в процессах отрыва атома водорода от стабильных молекул метилгидроперекиси и переки­си водорода соответственно. Присутствие свободной валентности приводит к высокой реакционной способ­ности, так как эти частицы стремятся к образованию стабильных связей и насыщению валентностей.

Разложение метана до конечных продуктов еще не закончено. Образующиеся молекулы формальдегида начинают участвовать в следующих трех реакциях, ко­торые дают начало новым циклам:

СН2О + hv = Н2 + СО,

СН2О + hv = Н + НСО,

СН2О + ОН = НСО + Н2О

В среднем для атмосферы вероятности протекания этих процессов относятся как 0,5 : 0,25 : 0,25 соответст­венно, а вторая и третья реакции дают начало следую­щим циклам, протекающим в присутствии NOх:

СН2О + hv = Н + НСО,

Н + О2 = НО2,

НСО + 02 = СО +НО2,

2[HO2 + NO = OH + NO2],

2[NO2 + hv = NO + 0],

2[0 + 02 = 0з],

СН2О + 402 + hv = СО + 20з + 20Н

В результате этого цикла возникают две молекулы озо­на и два радикала ОН. Таким образом, метан в присут­ствии NOх претерпевает конверсию в окислитель, ка­ким является озон. Реакция формальдегида с радикалом ОН также приводит к образованию озона:

СН2О + ОН = НСО + Н2О,

НСО + О2 = СО +НО2,

H02 + NO = OH + N02,

NO2 + hv = NO + О,

0 + 02 = 0з,

СН2О + 202 + hv = СО + Оз + Н20

Далее необходимо рассмотреть реакции СО:

СО + ОН = СО2 + Н,

Н + О2 = НО2,

HO2 + NO = OH+NO2,

Страницы: 1 2

 
Углеродный цикл и изменения климата

Влияние человека на климат начало проявляться несколько тысяч лет тому назад в связи с развитием земледелия. Во многих районах для обработки земли уничтожалась лесная растительность, что приводило к скорости ветра у земной поверхности, некоторому изменению режима температуры и влажности нижнего слоя воздуха, а также к изменению режима влажности, испарения и речного стока ...

Узнать больше...
 
Урбанизация и экология
Одной из наиболее характерных особенностей развития современного общества является быстрый рост городов, непрерывный темп увеличения численности их жителей, увеличение роли городов в жизни общества, преобразование сельской местности в городскую, а также миграция сельского населения в города. Урбанизация (от лат. urbanus- городской) - это процесс повышения роли городов в развитии общества ...
Узнать больше...
 
Copyright © Все материалы пренадлежат - www.informecolog.ru