تلوت بيئى 2014

Pollution the environmental

الغلاف الجوي وأهميته

هو الغطاء الغازي الذي يحيط بالكرة الأرضية إحاطة تامة و يمتد مسافة تقدر بعشرات الكيلومترات، إلا أنه متخلخل جدا بعد سوية 10.000 كلم. ويتركز نحو نصف الوزن الإجمالي لغازات الغلاف الجوي حتى ارتفاع ستة كيلومترات فوق سطح البحر وهذا يعني اختفاء معظم الغازات قبل الوصول إلى ارتفاع 300 – 500 كلم. والهواء العادي غير الملوث عديم اللون والطعم والرائحة، ويحس به الإنسان عندما يتنفسه أو يتحرك على شكل رياح.

ويتركب الغلاف الجوي من مجموعة من الغازات، بعضها تكون في تسب شبه ثابثة كالأوكسجين والنتروجين والأرغون والنيون والهليوم والهيدروجين وغيرها، بعض الغازات الأخرى تتغير نسبتها من مكان إلى أخر ومن زمان إلى أخر، كما هو الحال بالنسبة لغاز ثاني أوكسيد الكربون، وغاز الأوزون، وبخار الماء.وتشغل خمس غازات نحو 99.998% من حجم الهواء وهي النتروجين (الازوت) والأوكسجين وبخار الماء والأرغون وثاني أوكسيد الكربون. وبعض الغازات نسبتها قليلة جدا إلا أنها ذات أهمية خاصة كغاز الأوزون الذي يمتص الجزء الأعظم من الأشعة الشمسية فوق البنفسجية. أما بخار الماء فتختلف نسبته من مكان إلى أخر. وتتراوح نسبته بين 0.5 –4 % في الجو من الحجم، وتكون نسبته منخفضة في المناطق القطبية والصحراوية نحو 0.2 % ومرتفعة في الأجواء الاستوائية بين 3-5 % ومعظم بخار الماء يتركز في الطبقة السفلية من الغلاف الجوي. ويكون شبه معدوما فوق ارتفاع 10-15 كلم.

ويبين الجدول التالي أهم الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي:

النسبة المئوية بالحجم	الغاز
78.07	النتروجين
20.95	الأوكسجين
0.93	الأرجون
0.034	ثاني أوكسيد الكربون
0.0018	النيون
0.00052	الهيليوم
0.00006	الأوزون
0.00005	الهيدروجين
0.00015	الميثان
غاز نادر	الكربتون
غاز نادر

س\ ماهى اهمية الغلاف الجوى

1. يساهم في تنظيم وتوزيع درجات الحرارة السائدة على سطح الكرة الأرضية حيث ينظم وصول أشعة الشمس ويمنع نفاذ كل الإشعاع الأرضي إلى الفضاء الخارجي، ولو لم يكن هناك غلافا جويا للأرض لتجاوز المدى اليومي 200 درجة حرارية.

2. يقوم بتوزيع بخار الماء على مناطق العالم المختلفة.

3. حماية الكائنات الحية على سطح الأرض من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية.

4. يشكل درعا واقيا يحمي سطح الأرض من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض.

5. ينظم انتشار الضوء بشكل مناسب.

س\ مماتتكون طبقات الجو

ج\ 1- الترموسفير هى الجزء الاسفل من طبقة الجو امتداده 12كيلومتر تحتوى على مكونات الجو الرئيسية من تانى اكسيد الكربون والاوكسجين والنتروجين اكتر سماكة فى فصل الشتاء تعد الاهم لانها تحتوى على الكتلة الرئيسية من الكتلة الجوية معظم الملوتات موجودة فى هذه الطبقة محتوى بخار الماء متغير فى هذه الطبقة بسبب تكوين السحب والامطار

2- السراتوسفير stratosphere

تمتد الطبقة 55كيلومتر تحتوى على طبقة الاوزون اكتر كتافة

3- الميزوسفير mesosphere

تقع على بعد 80 كيلومتر تاخد الحرارة فى التناقص الشديد لتصل الى -90

4- الترموسفير

ويمتد ارتفاعها إلى 420 كلم. وتتصف بارتفاع درجة الحرارة التي تصل إلى حوالي ألف درجة

5- الاكسوسفير وتمتد بين ارتفاع 250 كلم وحتى نهاية الغلاف الجوي

6-طبقة الماغنيتوسفير: وتمتد بين ارتفاع 750 كلم وحتى نهاية الغلاف الجوي

س\ تكلم عن طبقة السراتوسفير

ج\الاستراتوسفير\ هو المنطقة التى تقع بين 15كليومتر و50 كيلومتر فوق سطح الارض وهو يختلف عن التربوسفير الذى يقع اسفل منه وعن الميزوسفير الذى يعلوه بحوت انقلاب حرارى فيه بمعنى ان درجة الحرارة ترتفع فيه مع ارتفاعه عن سطح الارض وهو يشبه التربوسفير فى انه يحتوى على غاز النتروجين والاكسجين ولكن الاشعاع الشمسى عالى الطاقة يضرب هذان الغازان وبصفة خاصة الاوكسجين ويؤدى الى عدة

تفاعلات

واهم التفاعلات هى تخليق الاوزون وتفكيكه ويبلغ اعلى تركيز لغاز الاوزون فى ارتفاع يتراوح بين 15-30كلم فوق سطح الارض وعادة ماتسمى هذه المنطقة باسم الاوزون ويصل تركيز الاوزون فى طبقة الاستراتوسفير الى عدة اجزاء فى المليون

س\ عرف تقب الاوزون

ج\ يستخدم مصطلح تقب الاوزون لوصف قلة تركيز الاوزون

وتستعمل وحدة خاصة فى تحليل الاوزون تعرف باسم وحدة دوبسون ويرمز لها بالرمز Du وهى تساوى 100Du

س\ اذكر مناطق الغلاف الجوى وتكلم عن احداها بالتفصيل

س\ عرف الاوزون

ج\ طبقة الأوزون فى Stratosphere تعمل كدرع أو مرشح ولقى يحمى الكرة الأرضية من الأشعة الفوق بنفسيجية الضارة ، ولا يسمح الا بمرور جزء ضئيل من الأشعة ، ولولا وجود طبقة الأوزون لانتهت الحياه على سطح الكرة الأرضية

س\ يوصف الحد الاعلى لتروبوسفير بانه حد الانقلاب الحرارى

ج\ نظرا لارتفاع درجة الحرارة نسبيا فى الستراتوسفير مع قلة الغلاف الجوى فى هذه المنطقة فان تيارات الحمل وعمليات المزج تصبح قليلة جدا ولهذا توصف منطقة الستراتو سفير بانها منطقة تابتة نسبيا

ويجب ان نلاحظ انه فى الغلاف الجوى الذى يكون قليل الكتافة بشكل كبير نستعمل درجات الحرارة الديامكية الحرارية وهى تعبير عن الطاقة الحرارية للجزئيات

تغير الضغط والكتافة مع الارتفاع\

تعريف الضغط الجوى:
هو وزن عمود من الهواء مساحة مقطعه وحدة المساحات وطوله ارتفاع الغلاف الجوى عن سطح البحر.
وحدة قياس الضغط الجوى:
وحدة البار وهو يعادل 1000 مللى بار
* الضغط الجوى المعتاد يساوى وزن عمود من الزئبق طوله 76 سم ومساحة مقطعه 1 سم2.
* أى أن الضغط المعتاد 76 سم/ ز وهو يعادل 1013.25 مللى بار.
أجهزة القياس:
هى البارومترات:
1- البارومتر الزئبقى.
2- البارومتر المعدنى.
3- البارومتر المسجل ( الباروجراف )

كتافة الغاز الجوى تنخفض مع الارتفاع المتزايد نتيجة قوانيين الغاز والجادبية 99% من كتلة الغلاف الرئيسية موجودة فى الطبقة الاولى والتانية على بعد 30 كلم من سطح الارض

الضغط الجوى يقل بشكل تدريجى كدالة اسية مع الارتفاع

الضغط الجوى يختلف بشكل كبير مع الارتفاع وكذلك الموسم والنشاط الشمسى والمكان

ضغط سطح البحر يساوى 1جو يساوى 76 cm ويساوى 76mm

K=c+273

س\ قارن الاشعة الفوق بنفسجية والاشعة المنظورة

س\ عدد انواع الاشعة الفوق بنفسجية

ج\ تقسم UVA وهى تمتد من 315-400nm وهى الاشعة فوق البنفسجية وتتداخل مع الضوء المئى وتمتل 70%من الاشعاع الشمسى ولاتعد ضارة بالكائنات الحية

UVB وهى تتراوح من 215-280 وتمتل نحو 1.5%من الاشعاع الشمسى وهى ضارة لكل من الحيونات والنباتات

UVC وهى تقل عن 280 وتمتل0.5% من الاشعاع الشمسى وهى تدمر كل اصناف الكائنات الحية

انتقال الطاقة فى الغلاف الجوى

يتم تحديد الخصائص الفيزيائية والكيمائية للغلاف الجوى وكذلك

ظاهرة انتقال الطاقة الشمسية الداخلة للأرض هى بشكل كبير فى المنطقة المرئية للطيف

س\ ماهو سبب ان السماء زرقاء

ج\ السبب ان الاطوال الموجية الزرقاء تتشتت فى طبقات الجو

تدفق الطاقة الشمسية الواصلة للغلاف الجوى هو كبير جدا وهذه العملية سميت بالتابت الشمسى ويطلق عليها العزل

س\ عرف المسار الحر

ج\ هى المسافة المقطوعة بواسطة الجسيملات الفعالة قبل الاصطدام

س\ ماهى عمليات حمل الطاقة

ج\ التوصيل الحمل الاشعاع

س\ اذكر انواع الحمل الحرارى

ج\ الحمل الطبيعى \ وهو مايحدت دون تدخل الانسان متل حمل الهواء للحرارة من مكان الحار الى المكان البارد اتناء تحركه بسبب فرق الكتافة فان الغازات الساخنة تقل كتافتها فترتفع لااعلى ويحل محلها غازات باردة

الاشعاع الشمسي والثابت الشمسي:

يقصد بالاشعاع الشمسي (Solar Isolation ) الطاقة التي تطلقها الشمس الى جميع الاتجاهات ويتضمن الاشعاع المرئي وغير المرئي، بمعنى اخر الطاقة الضوئية والحرارية على الارض ومختلف الكواكب الاخرى

الثابت الشمسي" فأن العلماء اختلفوا في تعريفه، ومن اهم تعريفاته "ان الثابت الشمسي هو كمية التدفق الاجمالي للطاقة الكهرومغناطيسية الآتية من الشمس والواصلة الى الحدود العليا للغلاف الجوي او السطح العلوي

زاوية سقوط الإشعاع الشمسي:

المقصود بزاوية سقوط الإشعاع الشمسي الزاوية التي تكونها أشعة الشمس الساقطة مع سطح الأرض^([1]). وتختلف هذه الزاوية على وفق الموقع الفلكي لكل منطقة بحسب فصول السنة مع حركة الشمس الظاهرية، إذ تتعامد الشمس على مدار السرطان الواقع على دائرة عرض (23.5°) شمالاً في (21) حزيران، عليه تكون الأشعة شبه عمودية على منطقة الدراسة، بينما تتعامد الشمس على مدار الجدي الواقع على دائرة عرض (23.5°) جنوباً في (22) كانون أول فتكون الشمس مائلة على المنطقة.

س\ عرف التفاغلات الضوئية الكيميائية

ج\ هى امتصاص الاشعة بواسطة الجسيمات الكيميائية للاشعة الفوق بنفسجية من الشمس التفاعلات الكيميائية الضوئية تحدت بعدم وجود عامل محفز تحدت فى درجات حرارة اقل من التفاعلات الاخرى التفاعلات الكيميائية الضوئية تلعب دورا مهما فى تقدير طبيعة المصدر النهائى للجسيمات الكيمائية فى الجو

NO2 احد الجسيمات الفعالة الكيميائية فى الجو الموجودة فى الغلاف الجوى وهو الاحتماليةالمشترك الرئيسى فى تكوين الدخان

التفاغلات الكميائية الضوئية فى الغلاف الجوى

كيمياء الغلاف الجوى تتضمن الغلاف الجوى الملوت والملوت جدا

معظم التفاعلات فى منطقة uv range الطاقة الاتية من الشمس قسم منها يعمل اتارة للجزئيات تمتص الطاقة فتتولد ايونات موجبة

كيمياء الغلاف الجوى تتضمن الغلاف الجوى الملوت والغيرملوت

س\ ماهى الانواع الكيميائية الغازية فى الهواء الجوى

ج\ 1- اكاسيد غير عضوية inorganic oxides

متل co co2 so2

2- بعض العوامل المؤكسدة oxidants

No3 H2o2 O3

3- مواد مختزلة CO SO2 H2O

4- العضوية

5- المركبات الفعالة الضوئية

العمليات الضوئية الرئيسية\phptochimaical proceses

هى التفاعلات التى يتم عندها امتصاص ضوء الشمس من منطقة UV وهى التى تحدت بواسطة الاشعة تعلب دورا كبيرا فى تقدير طبيعة المنتج النهائى للجسيمات الكيميائية فى الجو

NO2 من اكتر احد الجسيمات الكيماوية الضوئية الفعالة فى الغلاف الجوى الملوت وهو المسؤل عن تكوين الذخان السموك

جسيمات NO2 يمكن ان تمتص طاقة الضوء منتجا جزيئات متارة الكترونيا

س\ عرف الجزيئات المتارة الكترونيا

ج\ الجزئيات المحفزة الكترونيا غالبا تكون فعالة جدا وغير تابتة (قلقة وغير مستقرة)

الجزيئات المتارة الكترونيا تنتج عندما تمتص الجزئية المستقرة الاشعاع الكهرومغناطيسى فى المناطق uv والطيف المرئى

س\ علل الجسيمات المثارة الكترونيا تمتلك فترة عمر قصيرة ومحدودة

ج\ السبب امكانية فقدان الطاقة خلال الاشعاع دون امتلاكها القدرة على التفاعل مع جسيمات اخرى

انتاج جزى محفز يمر بالعمليات التالية\

1- الاخماد الفيزيائى

عرف الاخماد الفيزيائى هو الارتصام الجزئيات مع بعضها البعض يؤدى الى فقدان الطاقة

2- التفكك Dssocation والمقصود بيه تفكك الجزيئة المتارة

هذه العملية مسؤلة عن هدم الاوكسجين الذرى فى طبقات الجو العليا

3- تفاعل مباشر Direct reaction

متلا مادة ملوتة تستنزف جزى من الاوزون متال

O2+o3=2o2+o

4- التالق وينقسم الى قسمين هما الفسفرة والفلورة

س\ عرف الفلورة

ج\الفلورة هي إحدى ظواهر التألق ,وتحصل في مواد معينة عند تعرضها للضوء أو للأشعة السينية أو للجسيمات المشعة ,تمتص الذرات و الجزيئات طاقة الأشعة الواردة فتثار الى سويات طاقة عالية أو تتأين ,إذا كانت طاقة هذه الأشعة كافية لحصول ذلك وبما أن الذرات و الجزيئات المثارة غير مستقرة فإنها تعود الى حالتها الأساسية محررة جزء من هذه الطاقة على هيئة طاقة ضوئية تقع أطوالها الموجية في الجزء المرئي من الطيف . تحصل هذه الانتقالات بسرعة كبيرة جدا ( زمن الانتقال أصغر من 10^-15 )

الفلورة يكون وقتها قليل جدا ويعتمد على المصدر الضوئى

س\ عرف الفسفرة

ج\تألّق الفسفرة والفلورة Phespherscence & Fluorescence

غالباً ما يُعتمد للتمييز بين أنماط التألق مدة استمرار إصداره بعد زوال المؤثر. فبعض المواد يستمر تألقها مدة طويلة نسبياً بعد انقطاع التأثير فيها وتوصف الظاهرة هذه بالفسفرة أو التفسفر. أما إذا كان التألق يتم في أثناء التأثير فقط فتوصف الظاهرة بالفلورة أو التفلور.

5-الانتقال الخارجى للطاقة هو انتقال الطاقة من جزى الى جزى اخر

6- انتقال الطاقة الداخلى

س\ عرف عملية التاين

ج\تعرف عملية التأين على أنها العملية الفيزيائية لتحويل الذرة أو الجزيء إلى أيونات بإضافة أو إزالة جسيمات مشحونة مثل الالكترونات أو أيونات أخرى.

قد تكون مجموعة من الذرات تحتوى على الكترون مفرد وهو مايطلق عليه باسم الجذر الحر

وصف الجذور الحرة في التفاعلات الكيميائية

يتم تمثيل الجذر الحر في المعادلات الكيميائية عن طريق نقطة توضع أعلى يمين رمز العنصر الذري أو المعادلة الجزيئية للجزي كالتالي:

Cl2 + hν → 2 Cl•

كما أن آليات سير التفاعل بالنسبة للجذور تكون في اتجاه واحد لتوضح انتقال إلكترون وحيد.

كيمياء الجذور الحرة

التسمية

تلعب الجذور في الكيمياء دورا في التفاعلات الآتية: إضافة جذر، واستبدال جذر كوسيط نشيط. وغالبا ما تنقسم التفاعلات التي تتضمن الجذور إلى ثلاث مراحل: البداية، الانتشار، الانتهاء.

تفاعلات البداية هي التي ينشأ عنها زيادة في عدد الجذور الحرة. وقد تتضمن تكون جذور حرة من فئات ثابتة مثل التفاعل رقم 1 بالأعلى، أو قد تتضمن تفاعل الجذور الحرة مع فئات ثابتة لتكوين مزيد من الجذور الحرة.

تفاعلات الانتشار وهي التي تتضمن تفاعلات الجذور الحرة بحيث أن العدد النهائي للجذور الحرة يظل كما هو.

تفاعلات الانتهاء وهي التي بنشأ عنها قلة عدد الجذور الحرة. وغالبا ما تتضمن اتحاد جذرين لتكوين فئات أكثر ثباتا، فمثلا: 2Cl•→ Cl2.

تكون الجذور الحرة

تكون الجذور يتطلب تكسر الرابطة بطريقة متماثلة، وهذا يحتاج لكمية كبيرة من الطاقة. فمثلا، انقسام 2 إلى 2H• له ΔH° مقدارها + 435 kJ/mol، ويعرف ذلك على أنه طاقة التفكك المتماثلة وغالبا ما يختصر إلى DH°.

تتأثر طاقة الرابطة بين الذرتين المرتبطتين تساهميا ببناء الجزيء ككل، وليس فقط بصفات الذرات المفردة، وعندم تتطلب الجذور طاقة أكثر للتكون فإن هذا ينتج جذور أقل ثباتا من الجذور التي تتطلب طاقة أقل. ويحدث تكسر الرابطة المتماثل غالبا ما يحدث بين ذرتين لهما نفس السالبية الكهربية. وغالبا ما يحدث هذا في الكيمياء العضوية بين رابطة O-O في البيروكسيدات، أو في الروابط O-N.

وعموما فإن، خطوة الانتشار تكون طاردة للحرارة. كما أن الفئات الناتجة تكون متعادلة كهربيا بالرغم من وجود أيونات الجذور.
الاستمرارية والثبات

يمكن تقسيم الجذور التي لها عمر طويل إلى فئتين:

الجذور الثابتة:

يمكن للجذور أن يكون لها عمر طويل في حالة تواجدها في نظام باي مترافق، مثل الجذور المشتقة من ألفا-توكوفيرول (فيتامين إي).

الجذور الدائمة:

مركبات الجذور الحرة هي المركبات التي يرجع طول فترة بقاؤها إلى الازدحام حول مركز الجذر مما يجعل الجذر لا يستطيع التفاعل مع الجزيئات المحيطة. ومثال لذلك جذر جومبرج (ترايميثيل فينيل)، ملح فريمي (نيتروزو دايسلفونات البوتاسيوم) ” KSO3)2NO•”، نيتروكسيدات (المعادلة العامة لها R2NO•) مثل TEMPO.

الاحتراق:

الاحتراق من أشهر تفاعلات الجذور الحرة، فحتى يمكن حدوث حريق يجب كسر الرابطة المزدوجة القوية (O=O) حتى ينتج منها الجذور الحرة للأكسجين. ومن الملحوظ أن الأكسجين عبارة عن جذر مزدوج بزوج إلكترونات غير مزدوج في مدراه الأخير. ولا يوجد نشاط واضح لهذين الإلكترونين نظرا لأن لهما دوران متوازي. وعموما فإنه يتم التغلب على حواجز الطاقة الموجودة في جزيء الأكسجين بالإنزيمات في أجسام الكائنات الحية (عملية التنفس) وعن طريق الحرارة. وتعتمد مدى قابلية أى مادة للاشتعال على تركيز الجذور الحرة التي يجب أن تكون موجودة قبل بدء الاشتعال والتي تؤدى لحدوثه. وعند انتهاء المادة المشتعلة تبدأ تفاعلات الانتهاء والتي تؤدى لانطفاء النيران.

البلمرة:

بالإضافة للاحتراق، تتضمن عديد من تفاعلات البلمرة تكون الجذور الحرة. وينتج منها عديد من أنواع البوليمرات مثل اللدائن، ويتم ذلك عن طريق بلمرة جذرية.

كما أن عديد من تقنيات البلمرة تعرف حاليا باسم بلمرة الجذور الحية مثل:

الانتقال الانعكاسي لإضافة السلاسل المتكسرة (RAF).
بلمرة انتقال الذرات الجذرية (ATRP).
البلمرة المتداخلة بالنيتروكسيد (NMP).

وتنتج هذه الطرق بوليمر له توزيع ضيق للوزن الجزيئي.

الجذور الحرة في الغلاف الجوي

في الغلاف الجوي العلوي تنتج الجذور عن طريق تفكك الجزيئات، وخاصة تفكك كلورو فلورو كربون الغير نشط بواسطة الأشعة فوق البنفسجية من الشمس أو كناتج للتفاعل مع محتويات الغلاف الجوي الأخرى. وتتفاعل هذه الجذور بعد ذلك مع الأوزون في تفاعل سلسلة حفزي مما يؤدى لتكسر الأوزون، وتكوين مزيد من الجذور الحرة التي تساهم في مزيد من التفاعلات. ومثل هذه التفاعلات يعتقد أنها السبب في استنزاف طبقة الأوزون. ولذلك تم منع استخدام الكلورو فلورو كربون كمادة من مواد التبريد

س\ عرف الجذور الحرة

ج\في الكيمياء، الجذور الحرة (أو الشقائق) هي عبارة عن ذرات أو جزيئات بها إلكترونات غير زوجية أو بها غلاف مفتوح. وهذه الإلكترونات الغير مزدوجة (الفردية) غالبا ما تكون نشيطة، ولذلك فإنها تلعب دورا في التفاعلات الكيميائية. فتلعب الجذور دورا في تفاعلات الاحتراق، كيمياء الغلاف الجوي

الجذور الحرة فعالة جدا وتمتاز بفترة عمر قصير جدافان دراسة ميكانكية التفاعل يحتاج الى تقنيات متقدمة جدا لكى تدرس

ويجب التفريق بين الفعالية العالية وعدم الاستقرار

تعد اصناف الاوكسجين الفعالة (ROS) Reactive oxygen speciesجزيئات أوكسجين انتزع منها في اثناء التفاعلات الكيمياوية الكترون مفرد من احد الازواج الالكترونية، واصبحت حاوية في مدارها الخارجي الكترونا مفردا مكونة جذور الاوكسجين الحرة (Block, et al., 2002). تمتاز جذور الاوكسجين الحرة بالتهيج Excitable وعدم الاستقرارUnstable وتكون ذات طاقة عالية وشديدة الالفة للتفاعل مع الجزيئات الحيوية في الجسم (Matkovics, 2003).

تصنف الجذور الحرة للاوكسجين حسب تفاعلاتها الى جذور مختزلة Reducing radicals وجذور مؤكسدة Oxidizing radicals، وعند اتحاد الجذور الحرة للاوكسجين مع جزيئات المادة

الجذور الحرة تكون موجودة فى الطبقات الجو العليا الجسيمات فى طبقات الجو العليا تكون متباعدة جدا لذلك نسبة التصادم بينها قليلة بسبب الضغط المنخفض جدا

جذور الهيدوكسيل والهيدروبروكسى فى الجو \

الهيدوكسيد هو واحد من اهم الانواع وسيط تفاعلى احادى فى العمليات الكيميائية فى الغلاف الجوى حيت حيت يتم انتاجه بعملية التحلل الضوئى phptolysis of whater

كذلك فى وجود المادة العضوية يتم انتاج المادة العضوية يتم انتاج الهيدر وكسيل بكميات وفيرة (كمادة وسطية فى تشكيل الضباب الدخانى)

س\ مالفرق بين القاعدة الضعيفة والقاعدة القوية

ج\ قاعدة ارهينوس وقاعدة لويس

س\ مالفرق بين تفاعلات الاتزان التام والغير تام

كذلك يتكون الهيدوكسيل فى الغلاف الجوى (غير ملوت نسبيا )نتيجة التحلل الضوئى للاوزون photosis of ozon

الهيدوكسيل له دور كبير فى عمليات التحول الكيميائية للجزئيات ضئيلة نسبيا ضئيلة التراكيز فى الغلاقف الجوى منطقة التروتوسفير (اول اكسيد الكربون تانى اكسيد الكبريت كبريتيد الهيدروجين )يتم فى معظم الاحيان ازالة الهيدوكسيل بواسطة التفاعل مع اول اكسيد الكربون

تركيز oh اعلى فى المناطق الحارة

س\ يعتبر الغلاف الجوى قليل الحامضية

ج\ السبب هو وجود مستوى متدنى من غاز تانى اكسيد الكربون

العمليات الكيميائية والبايوكيميائية فى تطور الغلاف الجوى

من المعتقد الان وبشكل واسع ان جو الارض اصلا يختلف عن جو الارض الموجود الان وان التغيرات البايلوجية والتغيرات الكيميائية المرافقة تقريبا منذ 3ز5 بليون سنة مضت عندما كانت الحياة بدائية فان من المحتمل ان الجو كان خالى من الاوكسجين ويتالف من غازات متل تانى اكسيد الكربون وبخار الماء ومن الممكن ميتان ونشادر والهيدروحين الجو تعرض للاشعة الفوق بنفسجية المحطم للروابط وتكونت جزئيات الرادية التى تسببت فى التفاعلات الكيميائية والتى ادت الى انتاج جزئيات معقدة نسبيا من ضمنها الاحماض الامينية والسكريات التى يتم انتاجها بواسطة الكائنات الحية ومن هذا المزيج الغنى انطلقت الحياة البدائية المتكونة من التخمر للمادة العضوية من العمليات الكيميائية والضوئية وفى النهاية اصبحت لها القدرة على انتاج المادة العضوية بواسطة التمتيل الضوئى

التمتيل الضوئى يحرر الاوكسجين وبهذه الطريقة بدء انتاج الاوكسجين

عنصر الاوكسجين انتج مبدئيا بالتمتيل الضوئى وهو من المحتمل ان يكون سام لاشكال الحياة البدائية لذلك معظم هذا الاوكسجين يحول الى اوكسيد الحديد بواسطة التفاعل مع الحديد ويحول الى اوكسيد الحديديك بواسطة التفاعل مع الحديد وجود الترسبات الضخمة لاوكسيد الحديد يعطى دليل رئيسى على تحرر الاوكسجين فى الاجواء الاولية وفى النهاية فان الانظمة الانزيمية تطورت والتى ساعدت الكائنات الحية لاحدات تفاعل اوكسجين الناتج من الفضلات مع المادة العضوية فى البحر

تفاعلات الحامض والقاعدة فى الجو\

تحدت تفاعلات الحامض والقاعدة بين جسيمات حامضية وقاعدية فى الغلاف الجوى الغلاف الجوى قليل الحامضية السبب هو وجود مستوى متدنى من CO2 والذى يذوب فى قطرات الماء الجوية ويتفكك قليلا

CO2+H2O=H+HCO3

الجسيمات القاعدية هى اقل شيوعا فى الغلاف الجوى دقائق والهيدوكسيل والكربونات يمكن الحصول عليها من الرماد وصخور الارض

اهم الجسيمات القاعدية الاكتر اهمية فى الجو هى الامونيا وايضا NH3 المصدر الرئيسى لامونيا الجو هى من لاالانحلال البيولوجى من المواد المحتوية على النتروجين ومن الاختزال البكتريى للنترات

الامونيا مهمة فى الهواء بسبب ان انها القاعدة الوحيدة التى تذوب فى الماء عند مستويات هامة فى الغلاف الجوى عند اذابتها فى قطرات الماء الجوية تلعب الامونيا دور قوى فى التعادل الجوى للحوامض

الصفات الكيميائية والفيزيائية الامونيا (Ammonia ):Chemical and physical properties

غاز عديم اللون ( colorless gas)

2. ذو رائحة نفاذة وكريهة ( Sharp unpleasant smell )

3. اقل كثافة من الهواء ( Less dense than air )

4. مركب قاعدي ضعيف ( Alkaline gas )

5. شديد الذوبان في الماء ( soluble in water )

س\ علل الامونيا مهمة فى الهواء الجوى

ج\ السبب انها القاعدة الوحيدة التى تذوب فى الماء فى مستويات هامة فى الغلاف الجوى

س\ تكلم عن الجسيمات القاعدية فى الجو

ج\ تعتبر الامونيا الناتج فى الجو من الانحلال البيولوجى للمواد البيولوجية المحتوية على النتروجين ومن الاختزال البكترى للنترات

وتلعب الامونيا دور قوى فى التعادل الجوى الجوى للحوامض كما فى التفاعلات الاتية

1- بسبب وجود ايون الامونيا فى الجو كملح ذائب او صلب

2- تؤدى الى تعادل المكونات الحامضية فى الجو

3- ينتج املاح الامونيوم المسببة للتاكل

تفاعلات الاوكسجين الجوى\

دورة الاوكسجيم مهم فى كيمياء الجو

دور مهم فى التحولات البيوكيميائية وعمليات الحياة

يلعب دور مهم فى العمليات التى تحدت على سطح الارض

يشترك فى تفاعلات انتاج الطاقة

يستخدم بواسطة الاحياء الهوائية

يستخدم فى تفسخ وانحلال المادة العضوية

اه تاتير فى التخليق الضوئى للاحياء والتى تظهر فى توازن الاوكسجين فى الجو

وبسبب الضغط المتخلخل الشديد وتاتيرات الاشعاع المؤين الاوكسجين الذرى يتواجد باشكال غير O2 بالاضافة الى الاوكسجين الذرى والاوكسجين المتار والاوزون

تفاعلات النتروجين فى الجو\

نسبة النتروجين حوالى 78% فهو مستودع غير قابل للنفاذ من العنصر الاساسى كمية من النتروجين تتبت فى الجو بواسطة الانارة والتى تجهر طاقة عالية تحتاجها لتفكك جزيئة N2 وكذلك يتبت بواسطة عمليات الاحتراق وخصوصا الاحتراق الداخلى قبل الوصول الى استخدام الاسمدة المصنعةومستوياته الحالية الكميائيون مهتمون بعمليات ازالة النتروجين من التربة

N2 لايفككك بسهولة بواسطة الاشعة الفوق بنفسجية لذلك الارتفاعات التى تتجاوز 100 كلم النتروجين الذرى ينتج بواسطة تفاعلات الكيمياء الضوئية

اوكسيد النتريك يستخدم فى ازالة الاوزون فى طبقة الستراتوسفير واعدة بناؤه بواسطة التفاعل مع NO2 وهو المادة التى تشترك فى تكوين الاوزون

الضباب الدخاني ( الضبخان ) Smog

شكل من أشكال تلوث الهواء الجوي الذي تشهده المدن و المناطق العمرانية نتيجة الأنشطة البشرية و فيه تجثم سحابة من الضباب الدخاني الكثيف فوق المنطقة المتعرضة في ظروف جوية تقل فيها حركة الريح مما يساعد على ركود الملوثات.

معظم المدن الكبرى مثل لندن و لوس أنجلوس و مكسيكو سيتي و القاهرة تعاني من مناسيب خطرة من الضبخان.
يمكن لهذا النوع من الضبخان أن يتكون في مختلف المناخات، إلا أنه يكون أسوأ في الأجواء الدافئة المشمسة التي يكون فيها الهواء في الطبقات الأعلى دافئا بحيث يحول دون الدوران الأفقي للرياح .

... مما يتكون الضباب الدخاني ؟

أكاسيد الكربون

ثاني أكسيد الكربون :
يشكل حوالي 0.35% من مكونات الهواء الجوي ، و ذلك التوازن الطبيعي الذي وضعه الله سبحانه و تعالى للكون ، و في ظله يفترض أن تبقى نسب مكونات الهواء ثابتة .
و يتمثل هذا النظام في استهلاك النباتات لثاني أكسيد الكربون في صنع غذائها ( عملية البناء الضوئي ) من جهة ... و من جهة أخرى يظهر ثاني أكسيد الكربون كناتج طبيعي لتنفس الكائنات الحية و احتراق المواد العضوية في الهواء .

غير أن تزايد الاستهلاك لموارد الطاقة في المصانع أو كوقود للسيارات و الاستهلاك المنزلي للوقود تبعاً لزيادة عدد السكان على الأرض و التقدم الصناعي أدى إلى رفع نسبة ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي .و بالتالي إلى اختلال في التوازن البيئي ... و على الرغم من أن النباتات تستهلك جزءاً من ثاني أكسيد الكربون ، و يذوب جزء كبير منه في البحار و المحيطات
إلاّ أن هذه العمليات لم تعد قادرة على التخلص من الزيادة في نسبة ثاني أكسيد الكربون في الجو .

ماذا ينتج عن زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ؟
تمتص الأرض الحرارة القادمة من الشمس ، لتعكس معظمها إلى الطبقات العليا من الجو على هيئة أشعة حرارية هي الأشعة تحت الحمراء . و لأن جزيئات ثاني أكسيد الكربون لها مقدرة على امتصاص تلك الأشعة فهي بالتالي تمنع الأشعة الحرارية المنعكسة عن الأرض من الخروج خارج الغلاف الجوي .
و بالتالي فإن زيادة معدلات ثاني أكسيد الكربون في الجو يزيد من نسبة الأشعة الحرارية غير المنعكسة ؛ مؤديةً إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض . و ينشأ عن ذلك ظاهرة الاحتباس الحراري Global Warming أو ما يعرف بالبيت الأخضر Green House .

أول أكسيد الكربون :
ينطلق أول أكسيد الكربون في الهواء الجوي كناتج طبيعي للتفاعلات الكيميائية الضوئية و احتراق الغابات .
إن أول أكسيد الكربون مركب شديد السمّيّة ... إذ أنه يتحد مع هيموجلوبين الدم مكوناً مركباً ثابتاً ( كربوكسي هيموجلوبين ) فيعوق الدم عن وظيفة نقل الأكسجين لخلايا الجسم .

يزداد تركيز أول أكسيد الكربون في المدن المزدحمة بالسيارات على الرغم من أنه يتأكسد في وجود أشعة الشمس بمعدل 1% كل ساعة ، و نتيجة لزيادته تزداد حالات الصداع و الهبوط العام ، كما أنه يسبب الموت السريع إذا بلغ تركيزه في الهواء 0.001
وسبب تزايد هذا الغاز هو الاحتراق غير التام للوقود داخل محركات السيارات .

أكاسيد النيتـروجين
يشكل النيتروجين حوالي 78% من الهواء الجوي ... و تتواجد أكاسيد النيتروجين كملوثات إما بسبب النشاط البركاني ، أو أثناء البرق ، أو نتيجة للنشاط البكتيري ، أو من عوادم السيارات عند احتراق الجازولين و أبخرة المصانع فيتكون أكسيد النيتريك و ثاني أكسيد النيتروجين .
و من بين التلوثات البيئية التي تفرزها تواجد هذه الغازات بالإضافة إلى الضباب الدخاني لتفاعل ثاني أكسيد النيتروجين مع الرطوبة مكوناً حمض النيتريك HNO3و حمض النيتروز HNO2 التي تساهم في تكوين الأمطار الحامضية بالإضافة إلى أكاسيد الكربون و أكاسيد الكبريت .

كما أن حمض النيتروز عند تحلله يكوّن أكسيد النيتريك و ماء و المزيد من حمض النيتريك ... بينما أكسيد النيتريك يتأكسد مكوناً ثاني أكسيد النيتروجين .

و يلعب ثاني أكسيد النيتروجين دوراً كبيراً في إحداث تلوثات بيئية خطيرة ... إذ أن جزء منه يتفاعل مع الرطوبة مكوناً المزيد و المزيد من حمض النيتريك

و لأن غاز ثاني أكسيد النيتروجين يتميز بأنه ماص قوي للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس ؛ لذا فإنه يتفكك بفعل الفوتونات الضوئية إلى أول أكسيد النتيروجين ( أكسيد النيتريك ) و ذرات أكسجين حرة ، و هذه الأخيرة بدورها تتحد مع الهيدروكربونات غير المحترقة احتراقاً تاماً لتكوين مركبات عضوية سامة و مركبات مهيجة للعيون و الأنف .
كما تتحد ذرات الأكسجين الحرة أيضاً مع جزيئات الأكسجين لتكوين الأوزون .

مركب الأوزون عامل مؤكسد قوي جداً ، و له رائحة مهيجة و كريهة ... كما أن له تأثيرات مدمرة على النباتات و الخلايا الحيوانية .
يتفكك الأوزون في وجود الطاقة الآتية من الشمس إلى غاز الأكسجين و الأكسجين الذري ... ليعاود مرة أخر تكوين الأوزون ... مما يعني بقاء الأوزون في طبقات الجو السفلى .

إن وجود الأوزون مطلوب في طبقات الجو العليا و غير مطلوب بقرب سطح الأرض ... و لكن أكاسيد النيتروجين تسبب انقلاب لذلك النظام بعملها المزدوج على توفير الأوزون على الأرض و تدميره في السماء .

الهيدروكربونات :
يعد البترول و مشتقاته مثل الجازولين و السولار المصدر الرئيسي للهيدروكربونات الملوثة للهواء الجوي ، و ذلك كنتاج لعمليات التبخير و الاحتراق الداخلي غير التام .
هذا الاحتراق غير التام للوقود في عادم السيارات يزداد نتيجة لزيادة نسبة الوقود لنسبة الهواء في المحرك .

كيف يتكون الضباب الدخاني ؟
تتكون غازات عوادم السيارات من أكاسيد الكربون و مركبات هيدروكربونية لم تتأكسد تأكسداً تاماً بالإضافة إلى وجود بعض أكاسيد النيتروجين .

تتأكسد الهيدروكربونات التي لم تحترق احتراقاً تاماً و الصادرة عن عوادم السيارات في ظل وجود الأكسجين الحر مكونةً ألدهيدات أو كيتونات .
كما أن المركبات الهيدروكربونية تتفاعل مع شقوق الهيدروكسيل و الأكسجين و أكاسيد النيتروجين لتنتج مركب بيروكسي أسيل نيترات PAN . و يعتبر هذا المركب من أهم مصادر الضباب الدخاني .

و نظراً لاحتواء الخليط الغازي السام على غاز ثاني أكسيد النيتروجين الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية ، فإنه يتفكك إلى أكسيد النيرتيك و أكسجين ذري ، و هذا الأخير يتفاعل مع جزيئات الأكسجين ليتكون الأوزون ، الذي يدخل في سلسلة من التفاعلات مع الهيدروكربونات النشطة و الموجودة في الخليط ... و نتيجة لهذا التفاعل الكيميائي الضوئي يتكون الضباب الدخاني الذي يبقى معلقاً في الهواء و يغلف جو المدن مسبباً احتقان الأغشية المخاطية و حرقة في العيون و زيادة في أمراض الجهاز التنفسي .

النيتروجين (أو الآزوت) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري له الرمز N والعدد الذري 7. وهو عديم اللون والطعم والرائحة، وهو عادة غير نشط وعلى شكل غاز في درجة الحرارة وقياس الضغط القياسيين، كما أنه لا فلز ويكون على شكل جزيء من ذرتين. يشكل النيتروجين 78 بالمائة من الغلاف الجوي للأرض كما أنه يدخل في تركيب جميع الأنسجة الحية. كما يشكل العديد من المركبات المهمة كالأمونيا (النشادر) وحمض النيتريك والسيانيده

ماء الجو\

محتوى الماء فى الستراتوسفير عادة من 1-3% حجما مع معدل عالى تقريبا 1% نسبة الماء فى الجو تقل مع زيادة الارتفاع الماء يتحرك فى الجو من خلال الدورة الهيدولوجية بخار الماء يمتص الاشعة التحت الحمراء

الغيوم تتكون من بخار الماء تعكس الضوء من الشمس ويمتلك تاتير مخفظ للحرار للحرارة بخار الماء يعمل كاغطاء فى الليل ليحفظ الحرارة من سطح الارض بواسطة امتصاص الاشعة تحت الحمراء بقوة اكتر ولذلك يؤتر على التوازن الحرارى فى الارض

الغيوم تتكون من بحار الماء تعكس ضوء الشمس كما يعمل بخار الماء كغطاء فى الليل ليحفظ الحرارة من سطح الارض بواسطة امتصاص الاشعة تحت الحمراء

تحدت فى بعض الحالات ان بخار الماء يتجادب مع لبجسيمات الملوتة فى الجو يمكن ان يقلل الرؤيا الى مستويات غير مرضية خلال تكوين جسيمات الهباء الصغيرة فى الجو

الماء ينتقل من التروبوسفير الى السراتوسفير والمصدر الرئيسى للماء فى التربوسفير هو اكسدة الميتان كيميائيا وضوئيا وذلك من خلال المعادلة التالية

CH4+2O2+hv=co2+2H2O

اسئلة\

أكمل العبارات التالية:
1) تتكون الغلاف الجوى من أربع طبقات هى الترتيب هى ...................
2) التروبوسفير، ...............، الميزوسفير..............
3) يوجد غازالأوزون فى طبقة ..............
4) طبقة الأوزون تحمى الأرض من ..............
5) تنخفض درجة الحرارة فى طبقةالتروبوسفير بمعدل .............. سلزيوس كلما ارتفعنا ..............كيلو متر فوق مستوى سطح البحر
6) طبقة .............مشحونة ودرجةحرارتها مرتفعة جدا بينما طبقة ...........تحدث فيها كافة الظواهر الجوية
7) تستخدم طبقة الأيونوسفير فى الاتصالات اللاسلكيةالتى تستخدم أمواج..............
8) تبلغ درجة الحرارةفى نهاية طبقة الستراتوسفير ..............سلزيوس بينما تبلغ درجة الحرارة فى نهايةطبقة التروبوسفير ..............سلزيوس0
9) توجد طبقة الأوزون على ارتفاع يتراوح بين ..............، ..............كيلو متر0
10) الضغط الجوى يكافئ وزن عمود من ..............ارتفاعه ..............
11) الضغط الجوى هو خارج قسمة .............. على ..............
12) يقاس الضغط الجوى بأجهزة خاصة تسمى..............
13) من العوامل المؤثرة فى الضغط الجوى ..............
14) كلما ارتفعنا إلى أعلى ..............الضغط الجوى0

- أخترالإجابة الصحية مما بين الأقواس:
1- يصل ارتفاع طبقة التروبوسفير عند القطبين إلى .............. ( 8 – 10 – 13 – 18 )
2- ....... من طبقات الغلاف الجوى التى تحتوى على نسبة كبيرة من بخار الماء تسمح بتكوين السحب
(الأيونوسفير- الميزوسفير- التروبوسفير – الستراتوسفير)
3- أكثر طبقات الغلاف الجوى ارتفاعات فى درجة الحرارة طبقة.........
( التروبوسفير – الستراتوسفير- الميزوسفير- الأيونوسفير )
4- يقع .......بين الستراتوسفير والميزوسفير ( التروبوبوز – الستراتوبوز- الميزوبوز )
5- تتكون الشهب فى ........ ( الميزوسفير – الأيونسفير – الإكسوسفير- الستراسفير )
6- الضغط الجوى المعتاد يعادل ......(760 mmHg / 1013 b / 76cmHg – جميع ما سبق

مع تمنياتى بالتوفيق Good luck

علوم البيئة

الاثنين، 23 يوليو 2012

تلوت بيئى