Перейти к содержанию

Химия атмосферы

AQA · GCSE · Chemistry · Тема 9

9.1

Химия атмосферы: четыре миллиарда лет воздуха

  • Ранняя атмосфера образовалась в результате вулканической деятельности — её CO₂, охлаждаясь до состояния пара, конденсировался в океаны; фотосинтез (водоросли, растения) повысил уровень кислорода и захоронил углерод.
  • Парниковые газы — CO₂ и метан — удерживают излучение; деятельность человека повышает их концентрацию, что приводит к изменению глобального климата.
  • Загрязнители от топлива — CO, SO₂, NOₓ, частицы — каждый имеет источник, химию образования и последствия.
English Русский
greenhouse gas/ˈɡriːnhaʊs ɡæs/ парниковый газ
photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ фотосинтез
fossil fuel/ˈfɒsl ˈfjuːəl/ ископаемое топливо
global climate change/ˈɡləʊbl ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ глобальное изменение климата
acid rain/ˈæsɪd reɪn/ кислотные дожди
incomplete combustion/ɪŋkəmˈpliːt kəmˈbʌstʃn/ неполное сгорание
particulates/pəˈtɪkjʊleɪts/ взвешенные частицы
9.1

Эволюция земной атмосферы (4.9.1)

Программа

Эволюция атмосферы Земли (AQA 8462 statements 4.9.1.1-4.9.1.2).

  1. Описывать доказательства и состав ранней атмосферы.
  2. Объяснять, как океаны, карбонаты и фотосинтез изменили атмосферу до современных пропорций.

Источник: Программа Cambridge International

Возможная эволюция атмосферы: ранние вулканические газы, эпоха водорослей и современные пропорции.

Теории: точный состав ранней атмосферы неизвестен — данные получены из газов, захваченных в древнем льду, и из атмосфер других планет сегодня. Интенсивная вулканическая активность выбрасывала газы: преимущественно углекислый газ, водяной пар, азот и следы метана и аммиака — мало или совсем без кислорода.

Водяной пар конденсировался, образуя океаны; CO₂ растворялся в них и связывался в карбонатные отложения (раковины). В течение ~2.7 миллиарда лет водоросли и растения осуществляли фотосинтез, поглощая CO₂ и выделяя кислород — уровень кислорода рос, CO₂ снижался; значительная часть углерода была захоронена в виде ископаемого топлива. Азот, будучи инертным, накапливался и доминирует в современном воздухе: около четырёх пятых N₂, одна пятая O₂, а также аргон и ~0.04 % CO₂.

9.2

Парниковые газы и изменение глобального климата (4.9.2)

Программа

Парниковые газы и глобальное изменение климата (AQA 8462 statements 4.9.2.1-4.9.2.3).

  1. Назвать парниковые газы и объяснить механизм действия с учётом длин волн.
  2. Связывать деятельность человека с ростом концентрации газов и интерпретировать предоставленные климатические данные.
  3. Описывать последствия глобального изменения климата и основы научного консенсуса.

Источник: Программа Cambridge International

Механизм парникового эффекта: коротковолновое излучение проникает внутрь, длинноволновое инфракрасное выходит наружу, часть переизлучается обратно газовым слоем.

Парниковые газы — углекислый газ, метан и водяной пар — поглощают и переизлучают часть длинноволнового инфракрасного излучения, которое тёплая Земля испускает в космос, поддерживая температуру поверхности выше, чем она была бы иначе. Гипотеза глобального изменения климата утверждает, что рост уровня парниковых газов повышает среднюю температуру.

Человеческие причины: обезлесение (меньше поглощаемого CO₂), сжигание ископаемого топлива (больше CO₂), скотоводство/рисоводство и свалки (метан). Последствия, обсуждаемые в спецификации: таяние льдов, повышение уровня моря, изменение режима осадков и экстремальные погодные явления. Научный консенсус основан на проверенных peer-reviewed доказательствах — интерпретируйте представленные данные о температуре, CO₂ и метане во времени.

9.3

Атмосферные загрязнители и их источники (4.9.3)

Программа

Атмосферные загрязнители и источники их образования (AQA 8462 statement 4.9.3).

  1. Связывать полное и неполное горение с продуктами CO2, водой, CO и частицами, а также с их воздействием.
  2. Объяснять образование и воздействие диоксида серы и оксидов азота, включая кислотные дожди и методы их снижения.

Источник: Программа Cambridge International

Сжигание топлива выделяет:

  • угарный газ (CO) — токсичный газ, образующийся при неполном сгорании в условиях недостатка кислорода; связывается с гемоглобином, снижая транспорт кислорода;
  • углеродистые частицы (сажа) — также образуются при неполном сгорании; усугубляют дыхательные заболевания и вызывают глобальное потемнение;
  • диоксид серы (SO₂) и оксиды азота (NOₓ) — из примесей в топливе / реакции азота при температурах двигателя; вызывают кислотные дожди (повреждающие деревья, озёра, здания) — удаляются из дымовых газов нейтрализацией щелочами (например, оксидом кальция);
  • NOₓ также образуется при высоких температурах двигателя из N₂ + O₂ и способствует образованию фотохимического смога.

Полное сгорание — при достаточном количестве кислорода — даёт только CO₂ и воду.

9.3

Чек-лист перед завершением этой темы

  • Последовательность эволюции с доказательствами и их неопределённостью; современный состав в долях.
  • Механизм парникового эффекта через длины волн; четыре антропогенных фактора; консенсус и интерпретация данных.
  • Каждый загрязнитель: источник, полное и неполное сгорание, воздействие и один способ снижения вреда.

Больше тем в AQA · GCSE · Chemistry

Войти или создать аккаунт

IGCSE, A-Level & AP