КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Соединения азота в тропосфере
В основном соединения данной группы представлены оксидами азота, аммиаком и солями аммония, азотной кислотой и нитратами. Среди оксидов азота в тропосфере устойчивы N2O, NO, NO2. Другие оксиды, например N2O3 и N2O4, легко разлагаются:
N2O3 + hν → NO + NO2 (22)
N2O4 + hν → 2NO2 (23)
Образование и поступление N2O в атмосферу идет в результате естественного процесса денитрификации в анаэробных условиях:
[CH2O] + 2NO3- + 6H+ → N2O + CO2 + H2O (24)
Антропогенные источники связаны с высокотемпературным окислением молекулярного азота в процессе горения различных видов топлива, при разложении азотных удобрений.
Из-за высокой химической устойчивости и низкой растворимости в воде среднее время пребывания N2O в тропосфере может составлять от 20 до 120-150 лет, что объясняется строением молекулы. Атом кислорода с двумя неспаренными электронами образует две ковалентные связи с центральным атомом азота, который связан со вторым атомом азота, находящимся в возбужденном состоянии, при этом освобождается 2p-орбиталь. В результате данный атом азота может быть акцептором электронной пары. Центральный атом азота обладает неподеленной электронной парой и может быть донором, что ведет к образованию еще одной ковалентной связи между атомами азота, придающей молекуле устойчивость.
Основные пути взаимодействия оксида сводятся кфотодиссоциации:
N2O + hν → N2 + O (3P) (25)
N2O + hν → NO + N* (26)
На высотах более 25 км также возможны процессы:
N2O + O (1D) → N2 + O2 (27)
N2O + O (1D) → 2NO (28)
Другие оксиды азота, NO и NO2, в тропосфере подвергаются взаимным превращениям. NО легко окисляется кислородом воздуха до NО2. Расчеты показывают, что в равновесных условиях 
≈ 100. Длительное время при анализе атмосферы на содержание оксидов азота определяли только концентрацию NО2 в воздухе, но содержание NО в приземном слое воздуха сопоставимо с концентрацией NО2 за счет поступления NО с поверхности планеты, поэтому при анализе атмосферного воздуха на общее содержание оксидов азота предварительно необходимо окислить NO до NO2, затем проводить определение содержания NО2 в пробе.
Высокая активность NO и NO2 обусловлена присутствием неспаренных электронов. Их основными источниками являются процессы динитрификации:
[CH2O] + 4NO2- + 4H+→ 4NO + CO2 + 3H2O,
а также окисление аммиака и азота при разрядах молнии. Как природные, так и антропогенные выбросы содержат преимущественно NО. Процессы сгорания воздуха на тепловых электростанциях и сжигания топлива в двигателях - основные источники загрязнения атмосферы оксидами азота.
В тропосфере NО, взаимодействуя с гидроксильным радикалом, переходит в оксид азота:
NO + HO2• → NO2 + •OH (29).
Другой возможный путь окисления – взаимодействие с озоном:
NO + O3 → NO2 + O2 (30)
Диоксид азота в тропосфере в присутствии длинноволнового излучения разлагается до монооксида азота и атомарного кислорода:
NO2 + hν → NO + O (3Р) (31)
Образующийся оксид азота вновь подвергается процессу окисления, а атомарный кислород приводит к появлению в тропосфере озона.
Важной частью атмосферного цикла соединений азота является образование азотной кислоты. Около 44% азотной кислоты в тропосфере образуется в результате взаимодействия:
NO2 + •OH → HNO3 (32)
До 28% всей атмосферной HNO3 образуется при взаимодействии NO3▪ c органическими кислородсодержащими радикалами, например:
NO3• + СН3О• → HNO3 + СН2О (33)
Часть HNO3 разлагается с образованием NO2 или NO3•, которые вновь включаются в атмосферный цикл соединений азота:
HNO3 → •ОН + NО2 (34)
NO3• + •ОН → NO3• + Н2О (35)
Основное количество азотной кислоты выводится из тропосферы с атмосферными осадками в виде растворов HNO3 и ее солей. В тропосфере аммиачный азот представлен в основном содержащимися в аэрозолях ионами аммония. Общее содержание ионов аммония в пересчете на элементарный азот составляет примерно 2 млн.т, что примерно в 2 раза превышает общее содержание газообразного аммиака. Большая часть соединений аммония выводится из атмосферы с осадками и в результате процессов сухого осаждения. Часть аммиака вступает во взаимодействие со свободными радикалами, в основном с гидроксильным радикалом:
NH3 + •OH → •NH2 + H2O,
затем •NH2 окисляется до NО.
Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |