Bioszféra

Kedves  Fórumozók, a  köd- és felhőcseppeken végbemenő gazdag  kémiai folyamatokról   egy szépséges munka:
Schmeller G, Geresdi I. (2016) Numerical  simulation of sulfate  formation in water drops: results of  a box  experiment. Időjárás 121(1) : 1-28.
 
Szépséges  történet  arról, hogyan  működnek  a köd  és  a felhő  cseppecskéi  - igen hatásos  kémiai  katalizátorként.  A levegőben  kén – és  nitrogén-vegyületek,  ózon, peroxid-gyökök  vannak jelen.  A  felhő-cseppecskék  vízfázis  határfelületei  jó hatásfokkal  segítik  ezek kémiai  reakcióit,  semlegessé szelídítik,  másodlagos  aeroszollá  (pl.  ammónium-szulfáttá)  alakítva  őket. 
 
A  szerzők  történeti áttekintést  is  adnak a  témában  elvégzett hazai  munkákról;  majd  doboz-modellben    mutatják  be a  reakciók  tulajdonságait,  az aeroszol-koncentráció (9 eltérő kémiai összetétel)  és a  vízcsepp-méret  (10μm, 20 μm, 50 c, 70 μm, 100 μm, 500 μm)   függvényében.  Az abszorpciót és  az oxidációs folyamatokat  leíró differenciál –egyenletek  stabil  megoldásához szükséges  időlépés a  számítógépes  programban: 20 μm és kisebb vízcseppek  esetén  0,01 s,  nagyobb cseppek  esetén 0,1 másodperc volt.  50 μm-nél kisebb vízcseppekben a gázok 20 másodperc alatt beoldódnak,  míg a nagyobb cseppek sokáig  alul-telítettek  maradtak.
 
A modell leírásában  érdekes megnézni a  2. ábrát  (10.oldal),  az ózon és a H2O2 oxidációs  koefficiensét  mutatja  be a pH függvényében.  Az ózon koefficiense százezerszer  gyorsabb… viszont az alsó  légköri  aeroszolban csak milliomod rész van jelen a peroxidhoz képest,  ezért az oxidációt 10-100x nagyobb részben, a H2O2 végzi. Az ózon olyan gyorsan oldódik, hogy még a legnagyobb  cseppekben is másodperceken belül egyensúlyt ér el;  miközben  villámnál  villámgyorsabban oxidál.   ( Mint rendszeres  UV  lámpa-használó, elég megrendüléssel fogadtam ezt az információt… többet nem fogok járó UV mellett dolgozni, de szoláriumba se megyek…)
 
A 17.  oldaltól  láthatjátok a különböző  gázok  történetét leírva, ahogyan a beoldódás – oxidáció – pH alakulása – reagens fogyás – újabb abszorpció folyamatai  dolgoznak  a  rendszerben. Fontos odafigyelni arra,  ahogyan  az oxidálódó kénvegyületek leviszik  a pH-t; ettől  gyorsabban oldódik be azammónia,  hogy ammónium-szulfátot  alkossanak…  A csepp elpárolgása  után az ammónium-szulfát  (másodlagos aeroszol)  növeli a kondenzációs  mag (CCN) tömegét.  A  kiinduló gázok  fogyását  légköri kimosódásnak  nevezik. (Ez is  meglepett:  sokáig azt gondoltam,  hogy az aeroszol  csak akkor mosódik  ki a  légkörből,  ha a  felhő  csapadékot is ad, és a társaság nedves  ülepedéssel  a  földre  kerül.  Viszont most megtanultam  becsülni azokat a helyzeteket is,  amikor  felhő van,  eső  nincs: kár,  hogy  nem ér földet a  csapadék,  de  legalább  tisztul addig is  a  levegő…)
 
Az óceáni  algavirágzások  leírásaiban az ammónia  viselkedése  az itt olvasható  történet inverze:  a  kibocsátott DMS és CO2  miatt ott a víz pH-ja lúgosabbá válik,  és az ammónia kibocsátás megélénkül  a  vízfelületen.  Erre remélem,  még vissza tudunk majd térni.