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: 106 ion cm –3) -jó vezetőképesség -rádióhullámok visszaverődése
Ionizáció szerinti rétegződés
A LÉGKÖR ÖSSZETÉTELE Mennyiség
GÁZOK
Tartózkodási idő
Fő összetevők
Nyomgázok
Állandó
N2, O2, Ar
Egyéb nemesgázok
Lassan változó
CO2
CH4, H2, N2O, … H2O, CO, O3, NO2, NH3, SO2, …
Erősen változó
AEROSZOL RÉSZECSKÉK Nukleációs módus Méret szerinti eloszlás
Akkumulációs módus Durva módus
Fontosabb gázok Állandó összetevők név oxigén nitrogén argon neon hélium kripton xenon
vegyjel
mennyiség (térfogat%)
tart.idő
O2 N2 Ar Ne He Kr Xe
20,946 78,084 0,934 1,818x10-3 5,240x10-4 1,140x10-4 8,700x10-6
5*103 év ~106 év ~107 év -
Változó (1-100 év tartózkodási idő) szén-dioxid metán hidrogén dinitrogén-oxid freonok
CO2 CH4 H2 N2O
0,036 2x10-4 5x10-5 2,5x10-5 10-6
5 év 10 év ~2 év 150 év ~100 év
Erősen változó (1 évnél rövidebb tartózkodási idő) vízgőz szén-monoxid ózon nitrogén-dioxid ammónia kén-dioxid
H2O CO O3 NO2 NH3 SO2
0,004-4 0,01-2x10-5 3x10-6 0,01-3x10-7 0,01-2x10-6 0,01-2x10-7
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 (H2O) +20,6°C • Szén-dioxid (CO2) +7,2°C Forrás:
fosszilis tüzelőanyagok elégetése, erdőirtások, cementgyártás, élőlények légzése, szerves anyag bomlása, vulkáni tevékenység, óceán, erdőtüzek
• Metán (CH4) +0,8°C Forrás: Nyelő:
rizstermelés, szarvasmarha-tenyésztés (kérődzők emésztése), biomassza égetése, fa fűtőanyagként való ipari felhasználása, kőszén/földgázbányászat, vegetációk pusztulása, mocsarak (rothadás oxigénmentes környezetben) légköri reakciók, talajbaktériumok
• Dinitrogén-oxid (N2O) +1,4°C Forrás:
műtrágyák használata (talaj mikrobáinak szerepe), fosszilis tüzelőanyagok elégetése, erdőirtások, víztömegek Nyelő: fotodisszociáció, légköri reakciók • Halogénezett szénhidrogének (CFC-k: CFC-11 (CFCl3), CFC-12 (CF2Cl2)) +0,6°C Forrás: Kizárólag antropogén (1930-as évektől): hűtőközeg, hajtógáz, oldószerek, szigetelőanyagok
• Ózon (O3) +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 mennyiség magvak0,1méret (µm) névméret ( m)mennyiségAitken-magvak0,001-0,178-80%Nagy 120%Óriás magvak1-1001% Aitken-magvak 0,001-0,1 78-80% Nagy magvak
0,1-1
20%
Óriás magvak
1-100
1%
Környezet nagyváros
Átlagos koncentráció (cm-3) 147000
város
34300
vidék
9500
tengerpart
9500
hegy 500 – 1000 m
6000
hegy 1000 – 2000 m
2130
hegy 2000 m fölött
950
óceánok
940
