A LÉGKÖR SZERKEZETE ÉS ÖSSZETÉTELE Környezetmérnök BSc
A LÉGKÖR SZERKEZETE
A légkör szerkezete kémiai szempontból Homoszféra, turboszféra -kb. 100 km-ig -turbulens áramlás -azonos összetétel Turbopauza -90 120 km -kölcsönhatások az alacsonyabb és magasabb rétegek között Heteroszféra -120 km fölött -lamináris áramlás -molekulasúly szerinti rétegződés -kb. 200 km fölött atomos légkör (800 km-ig O, 1500 km-ig He, 1500 km fölött H)
A légkör szerkezete fizikai szempontból
A tropopauza helyzete
Ionizáció szerinti rétegződés Neutroszféra -kb. 80 km-ig -nagy sűrűség -semleges Légköri dinamó övezet -átmeneti tartomány Ionoszféra -növekszik az ionkoncentráció (65 km-en 100 ion cm 3, 200 300 km: 10 6 ion cm 3 ) -jó vezetőképesség -rádióhullámok visszaverődése
Ionizáció szerinti rétegződés
A LÉGKÖR ÖSSZETÉTELE GÁZOK Mennyiség Fő összetevők Nyomgázok Állandó N 2, O 2, Ar Egyéb nemesgázok Tartózkodási idő Lassan változó Erősen változó CO 2 CH 4, H 2, N 2 O, H 2 O, CO, O 3, NO 2, NH 3, SO 2, AEROSZOL RÉSZECSKÉK Méret szerinti eloszlás Nukleációs módus Akkumulációs módus Durva módus
Fontosabb gázok oxigén nitrogén argon neon hélium kripton xenon név szén-dioxid metán hidrogén dinitrogén-oxid freonok vízgőz szén-monoxid ózon nitrogén-dioxid ammónia kén-dioxid vegyjel O 2 N 2 Ar Ne He Kr Xe CO 2 CH 4 H 2 N 2 O Erősen változó (1 évnél rövidebb tartózkodási idő) H 2 O CO O 3 NO 2 NH 3 SO 2 Állandó összetevők mennyiség (térfogat%) 20,946 78,084 0,934 1,818 10-3 5,240 10-4 1,140 10-4 8,700 10-6 Változó (1-100 év tartózkodási idő) 0,036 2 10-4 5 10-5 2,5 10-5 10-6 0,004-4 0,01-2 10-5 3 10-6 0,01-3 10-7 0,01-2 10-6 0,01-2 10-7 tart.idő 5*10 3 év ~10 6 év - - ~10 7 év - - 5 év 10 év ~2 év 150 év ~100 év 10 nap 1 hónap 10 nap 3 nap 5 nap 2 nap
Gázok szerepe a légkörben Felhő- és csapadékképződés Sugárzás- és energiaháztartás módosítása Üvegházhatás Környezeti terhelés (légszennyezzés: folyamatos, eseti) Hatás a természetes és épített környezetre (ülepedés)
Üvegházhatású gázok Vízgőz (H 2 O) +20,6 C Szén-dioxid (CO 2 ) +7,2 C Forrás: fosszilis tüzelőanyagok elégetése, erdőirtások, cementgyártás, élőlények légzése, szerves anyag bomlása, vulkáni tevékenység, óceán, erdőtüzek Metán (CH 4 ) +0,8 C Forrás: rizstermelés, szarvasmarha-tenyésztés (kérődzők emésztése), biomassza égetése, fa fűtőanyagként való ipari felhasználása, kőszén/földgázbányászat, vegetációk pusztulása, mocsarak (rothadás oxigénmentes környezetben) Nyelő: légköri reakciók, talajbaktériumok Dinitrogén-oxid (N 2 O) +1,4 C Forrás: műtrágyák használata (talaj mikrobáinak szerepe), fosszilis tüzelőanyagok elégetése, erdőirtások, víztömegek Nyelő: fotodisszociáció, légköri reakciók Halogénezett szénhidrogének (CFC-k: CFC-11 (CFCl 3 ), CFC-12 (CF2Cl 2 )) +0,6 C Forrás: Kizárólag antropogén (1930-as évektől): hűtőközeg, hajtógáz, oldószerek, szigetelőanyagok Ózon (O 3 ) +2,4 C Forrás: sztratoszféra, közlekedés (másodlagos szennyező, VOC, NOx, CO)
AEROSZOLOK A levegő, illetve a benne lebegő szilárd és cseppfolyós részecskék együttes rendszere. Nagyság szerinti eloszlás nukleációs módus Gőzök kondenzációjával keletkező apró részecskék. A gőzök közvetlenül is a légkörbe kerülhetnek (pl. szerves anyagok), de inkább gázreakciókkal keletkeznek. akkumulációs módus A kicsiny, nagy koncentrációjú részecskék gyorsan koagulálnak és az akkumulációs tartományba kerülnek. durva módus A szárazföldi, vagy óceáni felszín porlódásakor keletkeznek.
AEROSZOLOK Eredetük (természetes, antropogén): porlasztás (talajról, óceánról) égés fotokémiai reakciók vulkántevékenység meteor Szerepük: kondenzációs és jégmagvak ezekből felhőcseppek és jégkristályok (víz körforgása) sugárzási elnyelés, szórás sugárzási mérleg módosítása, látástávolság csökkenése gáznemű ionok, radioaktív izotópok összetapadása aeroszolokkal a légkör elektromos és radioaktív tulajdonságainak meghatározói hatás az ökoszisztémákra
AEROSZOLOK név névméret (m)mennyiségaitken-magvak0,001-0,178-80%nagy magvak0,1-120%óriás magvak1-1001% Aitken-magvak méret (µm) 0,001-0,1 mennyiség 78-80% Nagy magvak 0,1-1 20% Óriás magvak 1-100 1% Környezet Átlagos koncentráció (cm -3 ) nagyváros város vidék tengerpart hegy 500 1000 m hegy 1000 2000 m hegy 2000 m fölött óceánok 147000 34300 9500 9500 6000 2130 950 940