Atmosfer kimyası

Atmosfer kimyası, Atmosfer biliminin bir dalıdır. Dünya atmosferi ile diğer gezegenlerin atmosferlerini inceler. Atmosfer kimyası disiplinler arası araştırma alanıdır ve çevre kimyası, fizik, meteoroloji, bilgisayar modelleme, volkanoloji, iklim bilimi gibi diğer alanlarla da çalışır.

Dünya atmosferinin hacim bakımından bileşiminin görselleştirilmiş hâli. Su buharının atmosferdeki miktarı yüksek derecede değişken olduğundan dahil edilmemiştir. Her bir ufak küp (örneğin kriptonu temsil eden küp), bütün küpün hacminin milyonda biri kadardır. Veriler NASA Langley 28 Temmuz 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.'den elde edilmiştir.

Atmosferin bileşimi ve kimyası birçok sebepten, özellikle atmosfer ve canlılar arasındaki etkileşimden dolayı önem taşımaktadır. Atmosfer bileşimi antropojenik kaynaklı sebepler nedeniyle değişmektedir ve bu değişim insan sağlığına, tarıma ve ekosisteme zarar vermektedir. Zararlardan en önemlileri asit yağmurları, ozon delinmesi, fotokimyasal sis, küresel ısınmadır. Atmosfer kimyası, problemlerin sebeplerini araştırıp, uygulanabilir teorilerle çözümler sunarak (daha çok Dünya için) daha iyi bir yaşam alanını amaçlamaktadır.

Atmosfer bileşimi

Kuru atmosferin ortalama bileşimi (mol fraksiyonları)
Gaz	NASA'ya göre (30 Ekim 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.)
Azot, N2	78.084%
Oksijen, O2[1]	20.946%
Az miktarda bulunan bileşenler (ppm cinsinden mol fraksiyonları)
Argon, Ar	9340
Karbondioksit, CO2	400
Neon, Ne	18.18
Helyum, He	5.24
Metan, CH4	1.7
Kripton, Kr	1.14
Hidrojen, H2	0.55
Nitröz oksit, N2O	0.5
Ksenon, Xe	0.09
Azot dioksit, NO2	0.02
Su
Su buharı	Oldukça değişken; genellikle %1 kadar

Not: Karbondioksit (CO₂) ve metan (CH₄) konsantrasyonu mevsime ve konuma göre değişir. Havanın ortalama molekül kütlesi 28.97 g/mol'dür. Ozon (O₃) yüksek değişkenliği nedeniyle listeye dahil edilmemiştir.

ISO 2533 - 1975 standardına göre deniz seviyesi yakınındaki temiz kuru havanın bileşimi
Gaz	Yüzdece hacim %
Azot, N2	78.084
Oksijen, O2	20.9476
Argon, Ar	0.934
Karbondioksit, CO2	0.0314 *
Neon, Ne	1,818×10-3
Helyum, He	524×10-6
Kripton, Kr	114×10-6
Ksenon, Xe	8,7×10-6
Hidrojen, H2	50×10-6
Nitröz oksit, N2O	50×10-6
Metan, CH4	0,2×10-3
Ozon, O3, yazın	7,0×10-6'ya kadar*
Ozon, O3, kışın	2,0×10-6'ya kadar*
Kükürt dioksit, SO2	0,1×10-3'e kadar*
Azot dioksit, NO2	2,0×10-6'ya kadar*
İyot, I2	1,0×10-6*
* Gazın içeriği farklı zaman ve mekanlara göre önemli değişimler gösterebilir.

Tarihçe

Atmosferdeki kimyasal maddelerin döngüsü

Antik Yunan'da hava dört elementten biri sayılmıştı. Atmosfer bileşimi ile ilgili bilimsel araştırmalar 18. yüzyılda başladı. Joseph Priestley, Antoine Lavoisier ve Henry Cavendish gibi bilim insanları atmosferin bileşimi üzerine ilk ölçümleri yaptılar.

19.yy sonları ve 20.yy başlarından itibaren bilim insanları atmosferdeki küçük parçacıklarla ilgilenmeye önem verdiler. 1840 yılında atmosfer kimyasının en önemli molekküllerinden biri olan ozon Christian Friedrich Schönbein tarafından keşfedildi.

Yirminci yüzyılda, atmosfer bilimi atmosferin bileşimi incelemenin yanı sıra havadaki gaz miktarlarının zamanla nasıl değişitiğini ve kimyasal olayların ne gibi roller üstlendiğini araştırmaya yöneldi. En önemli iki keşiften biri Sydney Chapman ile Gordon Dobson tarafından ozon tabakasının keşfi, diğeri ise Arie Jan Haagen-Smit'nin fotokimyasal sisin keşifleri idi. Ozon ile ilgili araştırmlarda bulunan bilim insanlarından Paul Crutzen, Mario Molina ve Frank Sherwood Rowlandda 1995 yılında Nobel Kimya Ödülünü kazandılar.

21.yüzyılda araştırmalar biraz daha kapsamlı hale geldi. Atmosfer kimyası artık yalnız olarak değil atmosfer, biyosfer ve yerküre dalları ile birlikte bir sistem olarak incelenmeye başlandı. Kimyasal yapının temelde iklim oluşumuna, ozon tabakasına ve gnel olarak ecosisteme etkisi düşünüldüğünde önemi anlaşılmaktadır.

Yöntem Bilimi

Gözlem, laboratuvar ölçümleri ve modelleme atmosfer kimyasında üç temel öğedir. Araştırmalar genellikle bu üç parametre ve etkileri üzerinden yapılır. Örneğin, gözlemeler sayesinde daha fazla kimyasal hakkında fikir sahibi oluruz. Bu, olayları açıklayabileceğimiz bilimsel becerimizi artıran, çok yeni modellemeleri ve laboratuvar çalışmalarını teşvik edecek.

Gözlem

Atmosfer kimyasının gözlenmesi kavranması açısından gereklidir. Kimyasal bileşimin rutin kontrolleri bize kimyasal dağılımın zamanla nasıl değiştiğini söyler. Keeling Eğrisi ölçüm türlerinden biridir ve 1958'den günümüze kadar geçen sürede karbon dioksit miktarında sürekli bir artış gölenmiştir. Gözlemler Mauna Loa gibi sabit gözlem yerlerinde, mobil gözlem olarak uçzklar ile, ayrıca balonlar ve gemilerde kullanılır. Uyduların verdiği görüntülerden faydalanarak, GOME ve MOPITT gibi, atmosferin kirliliği ve kiyası hakkındada fikir sahibi oluruz. Uydulardan yapılan gözlemler uzun dönem ve yüksek çözünürlük içeren veriler olmalarıyla avatajlıdır, fakat dikey ve yatay boşlukları göstermede sınırlıdır. Yerden yapılan bazı gözlemler, LIDAR gibi, kimyasal konsatrasyon profili ve aerosol hakkında veri sağlar, fakat yatay bölgeleri yeterince tarayamaz.

Kaynakça

• WMO Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2006
• IGAC The International Global Atmospheric Chemistry Project
• Paul Crutzen Interview23 Ocak 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Freeview video of Paul Crutzen Nobel Laureate for his work on decomposition of ozone talking to Harry Kroto Nobel Laureate by the Vega Science Trust.
• The Cambridge Atmospheric Chemistry Database is a large constituent observational database in a common format.
• Environmental Science Published for Everybody Round the Earth
• NASA-JPL Chemical Kinetics and Photochemical Data for Use in Atmospheric Studies 21 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Kinetic and photochemical data evaluated by the IUPAC Subcommittee for Gas Kinetic Data Evaluation 26 Ocak 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Atmospheric Chemistry Glossary 21 Şubat 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. at Sam Houston State University
• Tropospheric chemistry17 Haziran 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Calculators for use in atmospheric chemistry 9 Aralık 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• An illustrated elementary assessment of the composition of air. 24 Mart 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

Ayrıca bakınız

• Asit yağmuru
• Sera gazları
• Ozon