대기의 구성

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대기의 구성에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

타민 D의 합성에 악영향을 미친다.
⇒ 과도하게 자외선에 노출되면 인체의 면역 기능을 저하되어 폐결핵 등의 전염병이 발병.
○ UV-B가 증가하면, 해양계에서는 플랑크톤의 체질이 변화하여, 생산량 감소되어 이에 따른 해양의 먹이사슬이 파괴.
○ 육상생물에 대한 개화 감소, 잎 크기 감소, 엽공의 운동조직에 영향 등으로 결국 돌연변이 발생과 농산물 수확 감소를 초래.
오존층의 균형(Chapman Mechanism)
○ 성층권은 대류권보다 강한 자외선으로 인하여 산소와 오존의 생성과 분해가 지속적으로 반복되면서 평형을 이루게 된다.
⇒ O2 O + O
80～240nm의 자외선
O + O2 + M O3 + M
⇒ O3 O + O
200～320nm의 자외선
O + O2 + M O3 + M
오존층의 파괴
○ 열대지역에서 따뜻하고 수분을 많이 함유한 공기의 강한 상승기류 등의 대기 순환으로 지표면에서 발생한 물질이 이동.
○ 뇌우를 동반한 활발한 수직대류는 대류권의 공기를 빠르게 성층권으로 이동시키면서 대류권과 성층권의 물질을 교류.
○ 물질교류과정에서 오존을 파괴시키는 오염물질이 성층권으로 이동.
⇒ 대다수의 오염물질은 확산을 통하여 이동하며, 성층권에서의 오염물질은 확산을 통하여 이동.
○ 오존파괴물질은 오존분해과정에서 반응물질이 아닌 촉매의 기능을 갖는다.
HOX에 의한 오존의 반응 메카니즘
O3 + hn -> O + O2
O + H2O -> OH + OH
O + CH4 -> CH3 + OH
H2O + hn -> H + OH
OH + O3 -> HO2 + O2
HO2 + O -> OH + O2
Net Reaction
O + O3 -> 2O2
박테리아의 작용에 의하여 대기 중으로 방출되는 N2O는 대기 중의 산소와 반응하여 NO를 생성
NOX에 의한 오존의 반응 메카니즘
O + N2O -> 2 NO ⇒
NO + O3 -> NO2 + O2
NO2 + O -> NO + O2
Net Reaction
O + O3 -> 2O2
ClOX는 인위적으로 생성되는 CFC's와 자연상태에서 배출되는 methyl chloride에 의해서 생성
NOX에 의한 오존의 반응 메카니즘
CCl2F2 + hn -> CF2Cl + Cl
CCl2F2 + O -> CF2Cl + ClO ⇒
Cl + O3 -> ClO + O2
ClO + O -> Cl + O2
Net Reaction
O + O3 -> 2O2
Cl 이온에 의한 Catalytic Reactions
catalyst intermediate
Cl + O3 -> ClO + O2
ClO + O -> Cl + O2
intermediate catalyst
lower activation energy
Ea for Chapman mechanism = 17.1 kJ/mol
Ea for ClOx reaction = 2.1 kJ/mol
인간에 의한 오존파괴물질
CFC's (CCl3F,CCl2F2, etc.)
CCl4, CHCl3
HBFC (CHFBr2,CHF2Br)
CH3Br
NO from supersonic aircrafts
오존파괴 정도
○ ODP of CFC-11 is defined to be 1.0.
○ Other CFCs and HCFCs have ODPs that range from 0.01 to 1.0.
○ Halons(Br) have ODPs ranging up to 10.
○ Carbon tetrachloride(CCl4) has an ODP of 1.2
○ Methyl chloroform's ODP is 0.11.
○ HFCs have zero ODP because they do not contain chlorine.
ODP : Ozone Depletion Potential
HFC : Hydrofuluorocarbons
오존층에서의 오존농도 변화
남극에서의 오존층 변화
오존홀의 형성
○ 겨울철 남극 성층권에서는 Circumpolar Stratopheric Vortex라는 강력한 공기 수렴현상이 발생.
○ 공기의 수렴현상은 중위도 지역의 공기와 온도교환이 이루어지지 않아 기온이 -80℃까지 하강.
○ 기온하강은 직경 2μm 정도의 얼음입자가 만들어지면서 응결핵으로 작용하여 성층운(Polar Stratospheric Cloud)을 형성.
○ 일반적으로 성층운에서는 Cl과 Br 등이 NOX와 반응하여 형성하는 ClONO2, BrONO2, HCl 등의 안정물질(Stable Reservoir Compounds)을 저장한다.
○ 그러나 성층운 표면에서는 ClONO2, BrONO2, HCl 등이 H2O와 반응하여 HNO3를 생성하고 HOCl, Cl2 등을 대기 중으로 방출한다.
ClONO2 + HCl → HNO3 + Cl2
ClONO2 + H2O → HNO3 + HOCl
○ HNO3는 Nitric Acid Trihydrate(NAT)가 되고, NAT는 중력에 의하여 대류권으로 침강한다.
HNO3(H2O)3 (s) HNO3 (g) ＋ 3H2O (g)
○ HOCl과 Cl2는 따뜻한 봄이 되면 강한 자외선을 받아 활동성이 강한 염소이온으로 변화한다.
HOCl ＋ hv → OH ＋ Cl
○ 또한 NOX는 ClO와 같은 오존 파괴물질이지만, ClONO2를 형성시켜 오존 파괴작용을 억제하는 역할을 한다.
NO + O3 → NO2 + O2
○ 염소 라디칼의 촉매작용으로 염소원자 하나가 약 10만개의 오존을 파괴한다.
오존홀
- 남극 -
- 북극 -
오존층 파괴의 영향
○ 피부의 노화 및 피부암 증가
⇒ 동물세포의 DNA 또는 핵산과 단백질은 260 nm와 278nm의 자외선(UV-C)을 최대로 흡수.
⇒ 자외선의 흡수로 세포는 광산화반응 ☞ 피부노화
⇒ 280nm～320nm의 자외선(UV-B)은 피부홍반을 유발
○ 백내장 증가
⇒ UV-B 자외선으로 인하여 단백질이 변형되므로, 백내장이 발병
○ 동물의 면역기능 저하
⇒ UV-B 자외선의 증가는 면역기능을 중단.
⇒ 동물의 피부암과 기타 질병을 유발.
○ 식물의 생산성 저하 및 생리적 장애
⇒ UV-B 깊은 물에까지 투과되므로 광합성이 가능한 조류까지 영향
⇒ 자외선의 증가는 꽃의 개화를 방해.
○ 지구의 온난화

키워드

대기,   구성,   대기구성,   형성