Kemija atmosfere

Zemljina atmosfera jest plinoviti omotač koji okružuje naš planet, a sastoji se od nekoliko slojeva. Počevši od najudaljenijega, to su egzosfera, termosfera, mezosfera, stratosfera i troposfera, nama najbliža i bitna za održavanje života, čija je visina do 12 km.

Što je zrak i koji su stalni sastojci zraka pogledajte u videozapisima Što je zrak? i Plinovi u atmosferi− činjenice.

Osim stalnih sastojaka, u zraku su prisutni i promjenjivi sastojci zraka, primjerice, vodena para, prašina i slučajna onečišćenja (oksidi sumpora, oksidi dušika, amonijevi spojevi, ugljikovodici, ozon i drugi).

Poznato je da se kisik u prirodi javlja u dvjema alotropskim modifikacijama: kao dvoatomna molekula kisika i troatomna molekula ozona.

Bitna kemijska reakcija za život na Zemlji jest reakcija nastajanja ozona u stratosferi djelovanjem Sunčeva zračenja. Na visini 20 − 25 kilometara molekule kisika apsorbiraju ultraljubičasto zračenje valnih duljina 160 − 180 nm i razlažu se na atome. Tako nastali atomi kisika vrlo su reaktivni i reagiraju s molekulama kisika i tvore ozon.

[latex]O_2\rightleftharpoons2O[/latex]

[latex]O+O_2\rightleftharpoons O_3[/latex]

Nastali ozon apsorbira štetno ultraljubičasto zračenje valnih duljina 240 − 300 nm i pritom se ozon fotokemijski ponovno raspada na molekule i atome kisika.

[latex]O_3\xrightarrow{h\nu}{O_2+O}[/latex]

Proces nastajanja i razlaganja ozona kružni je proces bez kojega život na Zemlji ne bi bio moguć.

U nedavnoj prošlosti bili smo svjedoci stanjivanja ozonskoga sloja, pojave takozvanih ozonskih rupa. Njihov nastanak uzrokovan je ponajviše djelovanjem skupine organskih spojeva halogenalkana, freona. Onečišćenja atmosfere uzorkuju još spojevi koji nastaju kao produkti izgaranja fosilnih goriva, goriva u motornim vozilima, kao i ispušni plinovi i čestice iz industrijskih postrojenja. Posljedice onečišćenja atmosfere su pojava kiselih kiša, smoga, fotokemijskoga smoga i efekta staklenika.

Više o onečišenju zraka saznajte u sljedećim videozapisima.

Još jedna vrsta zagađivača zraka jesu lebdeće čestice, oznake PM koja dolazi od engleskih riječi particulate matter. Razlikujemo PM₁₀ i PM_2,5 čestice koje mogu biti u čvrstome ili tekućemu agregacijskom stanju.

Indeks kvalitete zraka temelji se na vrijednostima koncentracije pet ključnih zagađivača: lebdećih čestica (PM₁₀ i PM_2,5), ozona (O₃), dušikova(IV) oksida (NO₂) te sumporova(IV) oksida (SO₂).

Industrijalizacija temeljena na uporabi fosilnih goriva glavni je uzročnik porasta globalne temperature koja uzrokuje klimatske promjene. Procjenjuje se da je od kasnoga 19. stoljeća prosječna temperatura na površini Zemlje porasla za 1,14 °C, a posljednjih šest godina bile su najtoplije otkada mjerenja postoje. Jasna je povezanost povećanja koncentracije ugljikova(IV) oksida u atmosferi i globalnoga zatopljenja, što za posljedicu ima otapanje ledenjaka i učestale promjene vremena (suše, oluje).

Pogledajte videozapis Obitelj Ugljik i promislite što prosječna obitelj može učiniti kako bi smanjila svoj ugljični otisak.

Simulacija daje zorne smjernice za održivu budućnost. Izgradite vlastitu sliku budućnosti u kakvoj želite živjeti! Budite promjena koju želite vidjeti u svijetu.

Odgovorite na pitanja kada odigrate igricu Efekt staklenika.

1. Možete li zamisliti kako bi izgledao vaše naselje kad bi u njemu izgradili sve to što ste napravili u simulaciji?
2. Promislite do kakvih bi promjena u društvu i ekonomiji dovela realizacija takvoga projekta, primjerice, prekid ovisnosti o fosilnim gorivima.

Povećanje koncentracije ugljikova(IV) oksida u atmosferi rezultira njegovim otapanjem u površinskim slojevima voda, što uzrokuje smanjenje pH-vrijednosti voda. Prije industrijske revolucije prosječna pH-vrijednost oceana iznosila je 8,2, a danas iznosi 8,1.