Tag Archives: ozon

Un minut de stiinta. Azi: compozitia atmosferei

atmosfera-thumb

Compozitie

Azi va propun sa aflam intr-un minut care sunt gazele care alcatuiesc atmosfera Pamantului.

Mai jos este o lista cu cele mai importante 10 gaze din atmosfera terestra, care alcatuiesc 99,998% din compozitia acesteia:

1 – Azot – 78,08 %
2 – Oxigen – 20,95 %
3 – Argon – 0,93 %
4 – Dioxid de carbon – 0,036 %
5 – Neon – 0,0018 %
6 – Heliu – 0,0005 %
7 – Metan – 0,00017 %
8 – Hidrogen – 0,00005 %
9 – Protoxid de azot – 0,00003 %
10 – Ozon – 0,000004 %

sursa date

Observatii

  1.   Aproximativ 99% din atmosfera este formata din Azot si Oxigen ambele cu rol crucial in sustinerea vietii pe pamant.
  2.   Azotul este necesar plantelor pentru a creste. El este fixat in sol (asa cum stim din scoala primara) de catre bacteriile fixatoare de azot. Din plante el ajunge inapoi in atmosfera prin combustia biomasei sau prin denitrificare.
  3.   Oxigenul este generat prin fotosinteza si consumat prin respiratie.
  4.   Dioxidul de carbon – gaz cu effect de sera a carui concentratie este in crestere in atmosfera. Este consumat de plante in cadrul fotosintezei si eliberat in timpul respiratiei
  5.   Metan – este un gaz cu efect de sera generat in principal de cultivarea orezului si cresterea animalelor.
  6.   N2O – este un gaz cu efect de sera.
  7.   Ozon – 97% din ozon se afla in statosfera in ceea ce numim “Stratul de ozon” cu rol de protectie impotriva radiatilor UV provenite de la Soare. Mai multe despre ozon aici , aici si aici.
  8.   De asemenea o component majora sunt vaporii de apa care pot ajunge pana la 4% din compozitia atmosferei.

Pentru mintile ingineresti, iata un grafic care reprezinta compozitia atmosferei.
 

Compozitia atmosferei

Ozonul – poluantul zilei

De azi o sa incep un “serial” despre poluanti. Cat mai des posibil o sa nominalizam poluantul zilei, insotit de o scurta descriere.

Pentru azi:

Ozonul

Ne referim la ozonul de la suprafata pamantului (troposferic), nu la cel stratosferic; care apara Pamantul de radiatile UV din spatiu.

Sursa:
– Ozonul nu este emis in mod direct in aer de nici o activitate antropica majora. El se formeaza la nivelul asfaltului din ractia oxizilor de azot cu compusii organici volatili (rezultati la arderea combustibililor). Reactia este favorizata de caldura intensa din timpul verii. Din aceasta cauza ozonul este cunoscut ca un poluant al verii.

COV + NOx + Caldura => OZON

– Este constituentul principal al smogului.
– Mai poate apare si la aparatele de xeroxat in cazul in care camerele nu sunt bine aerisite.

Efecte asupra oamenilor:
– iritarea cailor respiratorii, tuse, dificultati de respiratie;
– ameteala in cazul exercitiilor fizice de lunga durata;
– inflamarea pielii;
– in cazul persoanelor cu astm are loc o agravare a simtomelor,
– in cazul expunerii repetate la concentratii mari de ozon poate aparea o deteriorare permanenta a plamanilor.

Efecte asupra mediului:
– slabesc capacitatea plantelor de a rezista daunatorilor;
– cauzeaza distrugerea frunzelor la copaci;
– reduce ritmul de crestere al padurilor rezultand grave tulbrari ale ecosistemelor locale.

MAi multe aici si aici

Scurta istorie a Ozonului si a CFC-urilor

Asa cum am promis revin cu noi informatii despre Ozon.

Azi o scurta istorie a ozonului si a CFC-urilor:

Acum 4500 de milioane de ani in urmaSe formeaza Pamantul.

Acum 400 de milioane de ani in urmaStratul de ozon e destul de gross a permita aparitia vietii.

Acum 250 de milioane de ani in urmaAre loc pentru prima data fotosinteza => oxigen.

900 ICHomer observa mirosul de ozon in timpul furtunilor cu fulgere.

1500Leonardo da Vinci afirma ca aerul contine ceva ce intretine arderea.

1700Joseph Priestley izoleaza oxigenul gazos

1785Martinus Van Marum produce pentru prima data ozon in laborator, dar nu poate izola compusul.

1839-1840Christian Friedrich Schönbein descopera, izolwaza si denumeste “ozonul”

1864J L Soret identifica ozonul ca fiind o forma instabila a oxigenului compusa din trei atomi de oxigen (O3).

1880-1881Walter Noel Hartley identifica ozonul ca fiind un gaz ce absoarbe radiatia UV

1906Erich Regener studiaza pentru prima data descompunerea ozonului sub actiunea radiatiei UV.

1913M Charles Fabry and M H Buisson demonstreaza prin masuratori ca cea mai mare concentratie de ozon se afla in stratosfera (vezi figura).
Concentratie Ozon
In 1924 – Gordon Dobson construieste un spectometru nou pentru masurarea concentratiei de ozon din atmosfera. Idea lui Dobson a fost  sa  masoare intensitatea a doua raze ultraviolete: una puternic absorbita de ozon, iar alta foarte putin absorbita. Diferenta intensitatii de lumina a celor doua raze e folosita pentru a determina ozonul total dintr-un anumit loc. Concentratia de ozon este exprimata in unitati Dobson (in medie startul de ozon are aproximativ 300 de unitati Dobson).

Pentru prima data Dobson observa, dupa masuratori repetate,  ca grosimea stratului de ozon variaza de la o zi la alta, emitand ipoteza ca aceasta s-ar datora presiunii atmosferice.

In 1928 Thomas Midgley Jr, descopera clorolflorocarbonii (CFC = compusi neinflamabili, netoxici) care puteau inlocui dioxidul de sulf si amoniacul in sistemele de racier.

In 1974 – Pentu prima data Molina-Rowland leaga subtierea stratului de ozon de  CFC. Intr-o lucrare publicata in numarul din 28 iunie 1974 in revista “Nature”, cei doi emit ipoteza conform careia CFC-urile ajung uin stratosfera unde radiatia UV le descompune eliberand atomi de clor care intra in Ciclul Cl/OCl reactie care creste exponential astfel ca un singur atom de Cl poate distruge pana la 100.000 de molecule de ozon (vezi mecanismul din figura).
Mecanismul de distrugere a ozonului

In 1975 Rezultatele lui Rowland si Molina au fost confirmate pe rand de Wofsy, McElroy, si Nien Dak Sze in 1975 care sunt de accord ca freonul poate reduce semnificativ cantitatea de ozon din atmosfera. US National Academy of Sciences confirma si ea acest lucru in martie 1975.

In 1987Se semneaza Protocolul de la Montreal – privind interzicere substantelor ce distrug statul de ozon (ODS – ozone depleting substances).

In iarna dintre 199-2000 Third European Stratospheric Experiment on Ozone sponsorizat de Uniunea Europeana si NASA observa o scadere majora a grosimii stratului de ozon (una dintre cele mai mari diminuari din toate timpurile)

Substantele care contribuie la distrugerea stratului de ozon (ODS – ozone depleting substances):

Anul Substanta Utilizari
1900 Tetraclorura de carbon Protectie impotriva focului

Curatarea metalelor si textilelor

Anii 30 CFC-11 (CCl3F) si

CFC-12 CCl2F2

Frigidere

Aer conditionat

1936 HCFC-22 (CHF2Cl) Frigidere

Aer conditionat

Anii 40 CFC – cloroflorocarbon se folosesc tot mai intens Pesticide sub forma de aerosoli.

Bromura de metil (CH3Br) – ignifug imprastiat din avion.

Primele masini cu aer conditionat.

Anii 50 R-502 (amestec de CHF2Cl si C2H4F2) Refrigerant.

Cresterea utilizarii deodorantelor cu freoni si a aparatelor de aer conditionat.

Se folosesc pentru prima data CFC in spume.

Anii 60 Metil chloroform (CH3CCl3)

CFC-113 (Cl2FC-CClF2)

R-502 (amestec de CHF2Cl si C2H4F2)

Halons-1211 (CBrClF2)

Halons-1301 (CBrF3)

Refrigerenti.

Spume izolatoare.

Ignifug.

Anii 70 Bromura de metal (CH3Br)

CFC-113 (Cl2FC-CClF2)

Utilizarea pe scara larga nromuri de metal ca pesticide.

Electroliza si curatarea suprafetelor.

Aniii 80 Utilizarea la scara larga a aerului conditionat la masini
1985 Conventia de la Viena – privind protectia statului de ozon
1987 Protocolul de la Montreal – privind substantele ce distrug statul de ozon (ODS – ozone depleting substances)
Anii 90 Declinul si utilizarea tot mai putina a substantelor ce distrug stratul de ozon (ODS – ozone depleting substances)
1994 Halonii nu se mai produc in statele dezvoltate
1996 Se interzice productia si folosirea CFC (cloroflorocarbon), a tetracloruri de carbon si a metil cloroformului (CH3CCl3) in statele dezvoltate.
2000 Nu se mai produc substante ce distrug stratul de ozon (ODS – ozone depleting substances) in statele cu o economie in curs de dezvoltare.

Ozonul

OZONUL

Ozonul (O3) este un gaz de culoare albastru deschis (temperatura de fierbere fiind de -111,9oC). Are un miros specific (“electric”) si este foarte reactiv.

Ca si structura este format din 3 atomi de oxigen legati intr-o structura de forma literei V (nu este ciclica); unghiul de legatura O-O-O este de 116,8 grade.

Concentratia cea mai mare de ozon se gaseste in stratosfera (aproximativ la 35 km inaltime) si este de aproximativ 10 ppm (parti pe million).

Una dintre proprietatile cele mai importante ale ozonului este ca absoarbe lumina UltraVioleta (UV) intre lungimile de unda de 200-300 nm. Datorita acestei proprietati ozonul actioneaza ca un strat protector pentru Pamant, (stratul  de ozon fiind un parasolar gigantic) protejandu-ne de razele nocive UV. Daca s-ar pierde aceasta protectie, (atentie la gaurile din stratul  de ozon – mai degraba subtieri ale stratului de ozon) am putea observa o crestere alarmanta a cancerelor de piele, a cataractelor la ochi si o descrestere a fotosintezei la plante. De asemenea o data cu scaderea concentratiei de ozon din atmosfera ne-am putea astepta si la o scadere globala a temperaturii.

Mecanismul de producere si de distrugere a ozonului in atmosfera este descries de asa numitele reactii Chapman:

Producere:

O2 + hν = O                       λ < 240 nm

O + O2 + M = O3 + M

Distrugere:

O3 + hν = O2 + O                λ < 325 nm

O + O3 = 2 O2

Unde  hν – reprezinta radiatia UV provenita de la soare

M – reprezinta o molecula excitata.

Cand molecula M revine la starea fundamental se elibereaza energie resimtita de un observatory ca si caldura. De aceea temperature stratosferei este mai mare decat cea a troposferei.

Important de retinut ar fi faptul ca stratosfera este singurul loc in atmosfera unde se intalnesc conditiile de caldura si Radiatii UV necesare formarii de ozon.

Distrugerea stratului de ozon

Exista trei cicluri importante care contribuie la distrugerea stratului de ozon:

a. Ciclul NO/NO2

b. Ciclul OH/OOH

c. CiclulCl/OCl

Ciclul NO/NO2

Ciclul azotului NO/NO2 incepe cu formarea NO.

Una din posibilele surse de NO sunt avioanele cu reactie supersonice unde NO apare ca si produs de ardere.

N2 + O2 = 2NO

Odata NO format este distrus de ozon conform reactiilor de mai jos:

NO + O3 = NO2 + O2

NO2 + O = O2 + NO

——————————–

O + O3 = 2 O2 reactia totala daca adunam cele 2 reactii de mai sus.

Ca si rezultat final: se distruge ozonul

Ciclul OH/OOH

Ciclul azotului OH/OOH incepe cu formarea OH.

Una din posibilele surse de OH este metanul provenit din surse natural sau antropice (o sursa importanta de metan o constiuie vacile si oile crescute in ferme)

CH4 + O = OH + CH3

Odata OH format este distrus de ozon conform reactiilor de mai jos:

OH + O3 = OOH + O2

OOH + O = OH + O2

——————————–

O + O3 = 2 O2 reactia totala daca adunam cele 2 reactii de mai sus.

Ca si rezultat final: se distruge ozonul

Ciclul Cl/OCl

Ciclul azotului Cl/OCl incepe cu formarea Cl.

Una din posibilele surse de Cl sunt CFC (cloro floro carburile sau “freonii”)

CCl2F2 + hν = CF2Cl + Cl (λ < 250 nm)

Odata Cl format este distrus de ozon conform reactiilor de mai jos:

Cl + O3 = ClO + O2

ClO + O = Cl + O2

——————————–

O + O3 = 2 O2 reactia totala daca adunam cele 2 reactii de mai sus.

Ca si rezultat final: se distruge ozonul

O sa revin intr-un post cu noi detalii.