Atmosféra a klima. První Nobelovy ceny v historii za životní prostedííjen 1995:

Transkript

1 Atmosféra a klima První Nobelovy ceny v historii za životní prostedííjen 1995: ztenování ozónové vrstvy - chemie atmosféry Paul Crutzen: Max-Planck-Inst. Mainz (D) Mario Molina: MIT - USA F. Sherwood Rowland: U. Calif. Irvine USA

2 Atmosféra a klima A = plynný obal Zem (i jiných planet) Vertikálnílenní (dle teploty): troposféra (cca do 8-15 km) tropopauza stratosféra (cca do km) stratopauza mesosféra (cca do km) mesopausa termosféra (cca do 400 km) termopauza exosféra (nad 400 km) (dlení i z jiných hledisek - podle chemických vlastností, kinetických dj atp.)

3 Složení atmosféry N - 78% O - 21% Ar < 1% H 2 O < 0.1% (v tropech více) CO % (0.026%) CH % ( %) N 2 O % ( %) SO % ( %) (CFC <<<) další pímsi: prach, pyly, mikrobi, spory...

4 Skleníkový jev Záení emitované ze Zem odpovídá teplot absolutnerného tlesa - 6 C. Skutenost je ale asi +15 C. Rozdíl je asi 21 C. Záení musí být na cest do vesmíru nkde zachyceno. Mezi typem záení a množstvím energie na Zemi dopadajícím a vyzaovaným do prostoru jsou rozdíly; Krátkovlnné svtelné záení Slunce vesms prochází, dlouhovlnné tepelné záení Zem je vesms pohlcováno atmosférou; Dlouhovlnné záení Zem pohlcují tzv. radian aktivní (RA), neboli skleníkové plyny. Udržování teplotní rovnováhy na Zemi je velmi komplikovaný proces, který se mní s režimem dne a noci, roních období a se zempisnou polohou.

5 Skleníkový efekt Podíl na pirozeném skleníkovém efektu (na ohevu atmosféry): H 2 O (vodní pára) - 62% CO 2-22% pízemní ozón - 7% N 2 O - 4% Metan - 2,5% ostatní plyny - 2,5%

6 Skleníkový efekt Podíl na zesílení skleníkového efektu: oxid uhliitý - 55% metan - 15% oxid dusný 6% halogen. uhlovodíky 24%

7 Klimatická zmna

8 Klimatická zmna - následky Zmna srážkového režimu Sucha Povodn Tání ledovc Zaplavení pobežních oblastí Nedostatek energie (vodní el.) Šíení infekcí a parazit Sthování národ Nkteré základní zdroje informací:

9 OZON rozložení v atmosfée: 90% stratosféra 10% troposféra maximum: (3/4 objemu) v 15-25km koncentrace: 5x1012 molekul/1cm 3 (25km) celkový objem: vrstva 3 mm (3000 mil. t) DU - Dobsonova jednotka 100 DU = sloupec O 3 výšky 1mm Stratosférický ozon = ozonová vrstva (o. štít Zem)

10 UV záení typ vln. délka (nm) škodlivost pohlcení v atmosfée UV-A neškodné málo UV-B letální siln UV-C letální zcela

11 Ozon na Zemi

12 Ve stratosfée Fotochemické reakce UV (C) nm O 2 O + O O 2 + O O 3 UV (B) nm O 3 O 2 + O

13 "NEBEZPENÉ REAKCE" ve stratosfée Cl + O 3 ClO + O 2 O + ClO Cl + O O + O 3 2O 2

14 "NEBEZPENÉ REAKCE" N 2 O N 2 + O (97%) N 2 O + O 2NO (3%) NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + O NO + O O + O 3 2O 2

15 Atmosféra a klima Známé freony (F) a halony (H) a další uhlovodíky s negativními vlivy na ozonosféru Sumární vzorec oznaení setrvání v atm. (r.) CFCl 3 CFC ,5 CF 2 Cl 2 CFC CHF 2 Cl CFC CF 2 Cl-CFCl 2 CFC CF 2 CL-CF 2 Cl CFC CF 3 -CF 2 Cl CFC CF 2 ClBr H CF 3 Br H CCl 4 tetrachlormetan CCl 3 -CH 3 metylchloroform 6,5-8,5

16 Stratosférický ozón: zdroje ory.htm

17 Mezinárodní dohody - ozon Vídeská dohoda: rámcová dohoda o ochran ozónové vrstvy - pistoupilo 21 stát Montrealský protokol: stanovuje konkrétní velikost redukce výroby a spoteby halogenovaných uhlovodík - pistoupilo 24 stát. Vstupuje v platnost Londýnská konference signatá MP ( ): 1990 (pipojenísfr). Revize pijatých opatení. Pedpokládaná redukce v užívání vzhledem k r by mla být: CFC - 20% v 1993; 50% v 1995; 85% v r halony - 50% v 1995 Po r užívání pouze v pípadech, kdy není jiná alternativa, ne déle než do r Kodaský dodatek k MP (1992)

18 Zneištní ovzduší sekvence událostí skládající se z: emise (exhalovaná látka SO 2, NO, VOC, PAU, aerosol...) transport (vítr, mraky) transformace (reakce v atmosfée > imise) depozice (pda, voda, rostliny, tkán, stavby) expozice (lovk, živoichové, rostliny) efekt (koroze, degradace, ekotoxicita, morbidita mortalita...) sink/propad ( neutralizace škodliviny)

19 Zneišování ovzduší - smog S M O G (smoke + fog) 1) redukní (londýnský, zimní) Vznik: inverzní situace (mlha) + spalování pevných paliv s vysokým obsahem popelovin a síry Skladba: aerosol (popílek, saze), SO 2,CO Vliv na zdraví: dýchací a srdení potíže (bronchitidy, astma, arytmie...) Vliv na pírodu: acidifikace Vliv na materiály: degradace stavebních materiál, koroze, poškozování kulturních památek

20 Zneišování ovzduší - smog 2) fotochemický (losangelský, letní) Vznik: intenzivní slunení svit, teplé poasí, UV záení psobí na exhalované plyny ze spalovacích motor vozidel (NO, NO 2, VOC) Skladba: NOx, O 3, PAU (BaP), PAN, CO, ásteky sazí < 1m (klíová škodlivina - troposférický ozón) Vliv na zdraví: respiraní potíže, dráždní sliznic, rohovky a spojivek oka, kancerogenita (benzo-a-pyren a další PAU) Vliv na vegetaci: útlum fotosyntézy, poškození tkání, (škody na úrod)... (ozón!) Vliv na materiály: degradace plast, oxidace kov...

21 Zneišování ovzduší Vznik ozónu pi letním smogu NO 2 + hν NO + O O + O 2 + M O 3 + M NO + O 3 NO 2 + O 2 (produkce a spoteba O 3 je v rovnováze)

22 Zneišování ovzduší RCH 3 + OH RCH 2 + H 2 O RCH 2 + O 2 RCH 2 O 2 RCH 2 O 2 + NORCH 2 O + NO 2 RCH 2 O + O 2 RCHO + HO 2 HO 2 + NOOH + NO 2 2NO 2 + hν2no + 2O 2O + 2O 2 2O 3 RCH 3 + 4O 2 RCHO + 2O 3 + H 2 O (oxidace NO peroxidy, konkurence O 3 )

23 Zneišování ovzduší - acidifikace Kyselá atmosférická depozice: mokrá (plyny rozp. ve srážkové vod) suchá (plyny obsažené ve vzduchu, aerosol) Mokrá kyselá depozice = "kyselé dešt" (+ námraza, sníh, jinovatka, rosa...) norma... ph ~ 5,6 (CO 2-340ppm)

24 Zneišování ovzduší - acidifikace SO 2 + O 3 SO 3 + O 2 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 SO 2 + 2OH. H 2 SO 4 NO + O 3 NO 2 + O 2 2NO 2 + O 3 + H 2 O 2HNO 3 + O 2 NO 2 + OH. HNO 3 (OH. radikál vzniká fotolýzou H 2 O) Oxidace NH 3 : NH 3 + 2O 2 HNO 3 + H 2 O

25 Zneišování ovzduší - acidifikace Píiny: produkce plynných exhalací SO 2 a NO x ze spalovacích proces (neodsíené uhelné elektrárny, lokální topeništ, automobilová doprava atd.) Následky: ohrožení les mírného pásu (Evropa, USA díve, nyní Asie...) acidifikace jezer a tok (ohrožení života ryb a planktonu a dalších organism) degradace pdy (ohrožení edafonu, zmna chemismu) ve mstech ohrožení památek

26 Pehled polutant oxid siiitý: mikrobiální procesy, vulkanická aktivita, rozstikování moské vody, spalování fosilních paliv, tavení kov, výroba kyseliny sírové oxidy dusíku (NOx - NO, NO 2, N 2 O): blesky, lesní požáry, vulkanická aktivita, mikrobiální procesy, spalovací procesy, pohon motor na ropné produkty, zemdlství (hnojení N) oxid uhelnatý: pirozené požáry, spalovací procesy (nedokonalé spalování) amoniak: mikrobiální procesy, chov dobytka organické (tkavé) látky: lesy (vegetace), chemický prmysl (VOC...), doprava (VOC)

27 Pehled polutant radioaktivita: Rn (emanace), Sr, Ra, Pu... (JE, at. zbran, výzkum lékaství) teplota: spalování, chlazení mechanické vlnní: hluk, vibrace ostatní: infekní organismy

28 Pehled polutant aerosol ( prach ) - tuhé a kapalnéástice - rzného složení a pvodu: horniny, pda, pyly, moe, vulkanická aktivita, prmysl (PAU, tžké kovy...), doprava (PAU, saze, pryž, resuspenze...), spalovací procesy (popílky, saze, PAU...) vliv na zdraví: inhalovatelné (< 20-30µm) thorakální (10 µm, PM 10 ) respirabilní - tracheobronchiální - alveolární (2,5 µm, PM 2,5 ) (pod 1 µm, PM 1 )

29 Zneištní ovzduší uvnit - zdroje venkovní ovzduší (prnik aerosolu/plyn štrbinami, vtráním...) obyvatelé / zpsob života (pohyb, osobní hygiena, kouení, pracovní a technologická káze...) innost (vaení, výroba, úklid...) stavební materiál (zdi, nátry, malby, okna, pepážky, podlahy...) vybavení (nábytek, koberce, klimatizace, spotebie...) ostatní látky (istící, úklidové, konzervaní prostedky, tmely, lepidla, laky, impregnace...)

30 Zneištní ovzduší uvnit tabákový kou (tisíce látek, PAU polyaromatické uhlovodíky, Cd...) alergeny (mikrobi, plísn, roztoi, chlupy, peí...) NOx (topení, vaení, ohev vody) CO (topení pevnými palivy, kouení) Rn (emanace a stavebniny) formaldehyd (devovláknité desky, domácí chemie ) asbest (tsnní, stavebniny) VOC volatile organic compounds (tkavá rozpouštdla) zplodiny z pípravy pokrm hluk (efekty: toxické, karcinogenní, mutagenní, alergenní, dráždivé, infekní... )