Chemia atmosferyczna

Starożytni Grecy uważali powietrze za jeden z czterech elementów. Pierwsze badania naukowe nad kompozycją atmosferyczną rozpoczęły się w XVIII wieku. Chemicy tacy jak Joseph Priestley, Antoine Lavoisier i Henry Cavendish dokonali pierwszych pomiarów składu atmosfery.

Pod koniec XIX i na początku XX wieku zainteresowanie przesunęło się w kierunku śladowych składników o bardzo małych stężeniach. Ważnym odkryciem dla chemii atmosferycznej było odkrycie ozonu przez Christiana Friedricha Schönbeina w 1840 roku.

Stężenia gazów śladowych w atmosferze zmieniały się z czasem, podobnie jak procesy chemiczne, które tworzą i niszczą związki w powietrzu. Dwa ważne przykłady to wyjaśnienie przez Sydneya Chapmana i Gordona Dobsona, jak powstaje i utrzymuje się warstwa ozonowa, oraz wyjaśnienie smogu fotochemicznego przez Ariego Jana Haagena-Smita. Dalsze badania nad zagadnieniami związanymi z ozonem doprowadziły do przyznania w 1995 roku Nagrody Nobla w dziedzinie chemii, którą podzielili się Paul Crutzen, Mario Molina i Frank Sherwood Rowland.

W XXI wieku uwaga ponownie się zmienia. Chemia atmosferyczna jest coraz częściej badana jako jedna z części systemu ziemskiego. Wcześniej naukowcy koncentrowali się na chemii atmosferycznej w izolacji. Teraz naukowcy badają chemię atmosferyczną jako jedną z części jednego systemu z resztą atmosfery, biosfery i geosfery. Powodem tego są powiązania między chemią a klimatem. Na przykład, zmieniający się klimat i odbudowa dziury ozonowej wpływają na siebie nawzajem. Ponadto, skład atmosfery oddziałuje na oceany i ekosystemy lądowe.

Obserwacje, pomiary laboratoryjne i modelowanie to trzy centralne elementy w chemii atmosferycznej. Wszystkie trzy metody są stosowane razem. Na przykład, obserwacje mogą wykazać, że istnieje więcej związków chemicznych niż wcześniej sądzono. Będzie to stymulować nowe modelowanie i badania laboratoryjne, które zwiększą naukowe zrozumienie do tego stopnia, że obserwacje mogą być wyjaśnione.

Obserwacja

Ważne są obserwacje dotyczące chemii atmosferycznej. Naukowcy rejestrują dane o składzie chemicznym powietrza w czasie, aby obserwować wszelkie zmiany. Jednym z przykładów jest krzywa Keelinga - seria pomiarów od 1958 roku do dziś, które pokazują stały wzrost stężenia dwutlenku węgla. Obserwacje chemii atmosferycznej prowadzone są w obserwatoriach takich jak Mauna Loa oraz na ruchomych platformach, takich jak samoloty, statki i balony. Obserwacje składu atmosfery są coraz częściej wykonywane przez satelity, co daje globalny obraz zanieczyszczenia powietrza i chemii. Obserwacje powierzchniowe mają tę zaletę, że dostarczają długotrwałych zapisów w wysokiej rozdzielczości czasowej, ale dostarczają danych z ograniczonej przestrzeni pionowej i poziomej. Niektóre przyrządy powierzchniowe, takie jak LIDAR, mogą dostarczać profili stężeń związków chemicznych i aerozoli, ale nadal są ograniczone w obszarze poziomym, który obejmują. Wiele obserwacji jest udostępnianych on-line.

Pomiary laboratoryjne

Pomiary wykonywane w laboratorium są niezbędne dla naszego zrozumienia źródeł i zlewów zanieczyszczeń i związków występujących w przyrodzie. Badania laboratoryjne pokazują, które gazy reagują ze sobą i jak szybko reagują. Naukowcy mierzą reakcje w fazie gazowej, na powierzchni i w wodzie. Naukowcy badają również fotochemię, która określa, jak szybko cząsteczki są rozdzielane przez światło słoneczne i jakie są produkty. Naukowcy badają również dane termodynamiczne, takie jak współczynniki prawa Henry'ego.