Ατμοσφαιρική Χημεία Ατμοσφαιρική Χημεία και και

Θερμοκηπικά ΑέριαΘερμοκηπικά Αέρια

Κολιός ΣταύροςΚολιός ΣταύροςΠΜΣ Φυσικής ΠΜΣ Φυσικής ΠεριβάλλοντοςΠεριβάλλοντος

Το φαινόμενο του ΘερμοκηπίουΤο φαινόμενο του ΘερμοκηπίουΕισερχόμενη Ηλιακή Εισερχόμενη Ηλιακή ακτινοβολία ακτινοβολία

Ανακλόμενη Ηλιακή Εξερχόμενη Υπέρυθρη Ανακλόμενη Ηλιακή Εξερχόμενη Υπέρυθρη Ακτινοβολία ΑκτινοβολίαΑκτινοβολία Ακτινοβολία

ΑτμόσφαιραΑτμόσφαιρα

Επιφάνεια ΓηςΕπιφάνεια Γης

Οι κυριότερες ενώσεις που συμβάλλουν Οι κυριότερες ενώσεις που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίουστο φαινόμενο του θερμοκηπίου

•• Οι ανθρωπογενείς πηγές Οι ανθρωπογενείς πηγές παίζουν κύριο ρόλο παίζουν κύριο ρόλο στην εκπομπή στην εκπομπή σημαντικών σημαντικών θερμοκηπικών αερίωνθερμοκηπικών αερίων

• • Η ηλιακή ακτινοβολία και Η ηλιακή ακτινοβολία και η υδροξυλική ρίζα είναι η υδροξυλική ρίζα είναι βασικοί συντελεστές βασικοί συντελεστές καταστροφής των καταστροφής των αερίων αυτώναερίων αυτών

NN22O (O (Υποξείδιο του αζώτου)Υποξείδιο του αζώτου)

•• ΄Εχει μεγάλη διάρκεια ζωής και κατορθώνει να φθάσει στη ΄Εχει μεγάλη διάρκεια ζωής και κατορθώνει να φθάσει στη στρατόσφαιρα.Εκεί φωτοδιασπάται σε ΝΟ και κατόπιν μέσω στρατόσφαιρα.Εκεί φωτοδιασπάται σε ΝΟ και κατόπιν μέσω των παρακάτω αντιδράσεων καταστρέφει το όζον:των παρακάτω αντιδράσεων καταστρέφει το όζον:

ΝΟ + ΟΝΟ + Ο3 3 → ΝΟ→ ΝΟ22 + Ο + Ο22

ΝΟΝΟ22 + Ο → ΝΟ + Ο + Ο → ΝΟ + Ο22

•• Στην τροπόσφαιρα παραμένει αδρανές και δεν Στην τροπόσφαιρα παραμένει αδρανές και δεν περιλαμβάνεται στους ατμοσφαιρικούς ρύπους.περιλαμβάνεται στους ατμοσφαιρικούς ρύπους.

CHCH44 (Μεθάνιο) (Μεθάνιο)

•• Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα περίπου Χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα περίπου 8,4 χρόνια.8,4 χρόνια.

•• Ο κυριότερος τρόπος καταστροφής του στην Ο κυριότερος τρόπος καταστροφής του στην τροπόσφαιρα είναι μέσω της αντίδρασης:τροπόσφαιρα είναι μέσω της αντίδρασης:

ΟΗ + ΟΗ + CHCH44 → → CHCH33 + Η + Η22ΟΟ

•• Καταστρέφεται επίσης σε μικρότερο ποσοστό Καταστρέφεται επίσης σε μικρότερο ποσοστό στην στρατόσφαιρα κατά την αντίδρασή του με στην στρατόσφαιρα κατά την αντίδρασή του με ΟΗ, ΟΗ, ClCl και και Ο Ο((11D)D)

Η συγκέντρωση τουΗ συγκέντρωση του CH CH44 και του και του N N22OO στην ατμόσφαιρα τις τελευταίες δύο στην ατμόσφαιρα τις τελευταίες δύο

δεκαετίες:δεκαετίες:

CFC’s CFC’s και και PFC’s PFC’s καικαι HFC’s HFC’s

•• Διασπώνται από την Διασπώνται από την ηλιακή ακτινοβολία στην ηλιακή ακτινοβολία στην στρατόσφαιρα (λ<240στρατόσφαιρα (λ<240nm)nm) εκτός από τα εκτός από τα HFCsHFCs που που διασπώνται και στην διασπώνται και στην τροπόσφαιρα τροπόσφαιρα

•• Ο χρόνος παραμονής Ο χρόνος παραμονής αυτών των ενώσεων στην αυτών των ενώσεων στην ατμόσφαιρα είναι πολύ ατμόσφαιρα είναι πολύ μεγάλοςμεγάλος

•• ΠΠαρουσιάζουν αυξητικές αρουσιάζουν αυξητικές τάσεις και ιδίως κάποιοι τάσεις και ιδίως κάποιοι HFC’sHFC’s όπως ( όπως ( HFC-23 HFC-23 και και HFC -134a)HFC -134a)

KKωδικόςωδικός XXημικόςημικόςΤύποςΤύπος

ODPODP XXρόνοςρόνοςζωής (έτηζωής (έτη))

CFC-11CFC-11 CFClCFCl33 11 5050±5±5

CFC-12CFC-12 CFCF22ClCl22 11 102102

Halon 1301Halon 1301 CFCF33BrBr 1010 6565

Halon 2402Halon 2402 CFCF33CFBrCFBr22 66 --

HCFC-22HCFC-22 CFCF22HClHCl 0.050.05 13.313.3

HCFC-123HCFC-123 CC22FF33HClHCl22 0.020.02 1.41.4

HCFC-124HCFC-124 CC22FF44HClHCl 0.020.02 5.95.9

HCFC-141bHCFC-141b CC22FHFH33ClCl22 0.10.1 9.49.4

HCFC-142bHCFC-142b CC22FF22HH33ClCl 0.060.06 19.519.5

Συγκέντρωση Συγκέντρωση CFCF44, CFC-11, CFC-12, CFC-11, CFC-12, , SFSF44 για μία σειρά ετώνγια μία σειρά ετών

Συγκεντρώσεις Συγκεντρώσεις HFC’s HFC’s για μία σειρά για μία σειρά ετώνετών

•• Παρατηρείται μία σχεδόν Παρατηρείται μία σχεδόν εκθετική άνοδος των εκθετική άνοδος των HFC’sHFC’s καθώς η χρήση τους καθώς η χρήση τους συνεχώς αυξάνει.συνεχώς αυξάνει.

•• Ο χρόνος παραμονής των Ο χρόνος παραμονής των HFC’s HFC’s είναι αρκετά χρόνια είναι αρκετά χρόνια για τα περισσότερα από για τα περισσότερα από αυτά και συνεπώς αυτά και συνεπώς προστιθενται διαρκώς νέες προστιθενται διαρκώς νέες ποσότητές τους στην ποσότητές τους στην ατμόσφαιραατμόσφαιρα

Έμμεσος ρόλος κάποιων αερίων στο Έμμεσος ρόλος κάποιων αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίουφαινόμενο του θερμοκηπίου

•• COCO:: Επηρεάζει σημαντικά την χημική αλληλεπίδραση ΟΗ – Επηρεάζει σημαντικά την χημική αλληλεπίδραση ΟΗ – CHCH44 – O – O33. Αντιδρά με τις ρίζες ΟΗ σχηματίζοντας . Αντιδρά με τις ρίζες ΟΗ σχηματίζοντας CCΟΟ22

•• ΗΗ22: Μειώνει τις ποσότητες ΟΗ αυξάνοντας εμμέσως τις : Μειώνει τις ποσότητες ΟΗ αυξάνοντας εμμέσως τις συγκεντρώσεις συγκεντρώσεις CHCH44 και και HFC’s.HFC’s.

•• ΝΜΝΜVOC’sVOC’s: : Επηρεάζουν μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων Επηρεάζουν μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων την συγκέντρωση Οτην συγκέντρωση Ο33

•• CFC’sCFC’s και Η και ΗCFC’sCFC’s : : Αποτελούν θερμοκηπικά αέρια ενώ Αποτελούν θερμοκηπικά αέρια ενώ ευθύνονται και για την καταστροφή του στρατοσφαιρικού ευθύνονται και για την καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντοςόζοντος

•• ΝΟΝΟχχ: Δρώντας καταλυτικά μέσω μίας σειράς φωτοχημικών : Δρώντας καταλυτικά μέσω μίας σειράς φωτοχημικών αντιδράσεων συντελούν στην παραγωγή όζοντοςαντιδράσεων συντελούν στην παραγωγή όζοντος

Αλληλεπίδραση Αλληλεπίδραση CO – NOCO – NOxx στην στην παραγωγή Οπαραγωγή Ο33

ΟΗ + ΟΗ + CO + OCO + O22 → CO→ CO22 + HO + HO22

HOHO2 2 + NO → NO+ NO → NO22 + OH + OHNONO22 + hv → NO + O( + hv → NO + O(33P)P)

O(O(33P) + OP) + O22 + M → O + M → O33 + M + M

•• Η μετατροπή του Η μετατροπή του HOHO22 σε ΟΗ αυξάνει την ποσότητα του ΟΗ σε ΟΗ αυξάνει την ποσότητα του ΟΗ στην τροπόσφαιρα με συνέπεια εμμέσως να μειώνονται οι στην τροπόσφαιρα με συνέπεια εμμέσως να μειώνονται οι συγκεντρώσεις συγκεντρώσεις CO, CHCO, CH44 και και HFC’s.HFC’s.

•• Όταν δεν υπάρχουν σημαντικές ποσότητες ΝΟ σε μία Όταν δεν υπάρχουν σημαντικές ποσότητες ΝΟ σε μία ατμοσφαιρική περιοχή το ατμοσφαιρική περιοχή το COCO διασπά το όζον σύμφωνα με διασπά το όζον σύμφωνα με την εξής γενική χημική αντίδραση:την εξής γενική χημική αντίδραση:

CO + OCO + O3 3 → CO→ CO2 2 + + OO22

Τροποσφαιρικό όζον (ΟΤροποσφαιρικό όζον (Ο33))

•• Το ΟΤο Ο33 παράγεται μέσω παράγεται μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων. φωτοχημικών αντιδράσεων. Σημαντική θεωρείται και η Σημαντική θεωρείται και η εισροή ποσοτήτων Οεισροή ποσοτήτων Ο33 από από την στρατόσφαιρα.την στρατόσφαιρα.

•• Το ΟΤο Ο33 είναι σημαντικός είναι σημαντικός ρυθμιστής της οξειδωτικής ρυθμιστής της οξειδωτικής ικανότητας της τροπόσφαιραςικανότητας της τροπόσφαιρας

Το όζον (ΟΤο όζον (Ο33) στη στρατόσφαιρα – Ο ρόλος ) στη στρατόσφαιρα – Ο ρόλος των των CFC’sCFC’s

•• AAντιδράσεις παραγωγής:ντιδράσεις παραγωγής:

ΟΟ22 + + hv hv → O + O, → O + O, λ< 242λ< 242nmnmO + OO + O2 2 + M → O+ M → O33 + M, + M,

όπου Μ ένα οποιοδήποτε ατμοσφαιρικό μόριο (π.χ Νόπου Μ ένα οποιοδήποτε ατμοσφαιρικό μόριο (π.χ Ν22, Ο, Ο22 ή άλλο) ή άλλο)

•• Αντιδράσεις καταστροφής:Αντιδράσεις καταστροφής:

ΟΟ33 + + hv hv → O→ O + Ο + Ο22, λ< 1175, λ< 1175nmnmΚαιΚαι::

Χ + ΟΧ + Ο3 3 → → ΧΧOO + Ο + Ο22

ΧΟ + ΟΧΟ + Ο → → Χ + ΟΧ + Ο22

Ο + ΟΟ + Ο33 → 2Ο→ 2Ο22

Όπου Χ μπορεί να είναι Η, ΟΗ, Όπου Χ μπορεί να είναι Η, ΟΗ, Cl, BrCl, Br

Σενάρια μελλοντικής κατανομής κύριων Σενάρια μελλοντικής κατανομής κύριων θερμοκηπικών αερίωνθερμοκηπικών αερίων

Εκτιμήσεις για το μέλλονΕκτιμήσεις για το μέλλον

•• Άνοδος της θερμοκασίας κατά Άνοδος της θερμοκασίας κατά 1,5 – 4,5 1,5 – 4,5 ºCºC. .

•• Άνοδος της μέσης στάθμης της Άνοδος της μέσης στάθμης της θάλασσας κατά 0,4 – θάλασσας κατά 0,4 – 1m.1m.

•• Τα μέσα γεωγραφικά πλάτη Τα μέσα γεωγραφικά πλάτη πιθανόν να καταστούν πιο πιθανόν να καταστούν πιο ξηρά.ξηρά.

•• Αύξηση της συχνότητας Αύξηση της συχνότητας ακραίων καιρικών ακραίων καιρικών φαινομένων όπως τυφώνες, φαινομένων όπως τυφώνες, πλημμύρες κ.α.πλημμύρες κ.α.

ΣυμπεράσματαΣυμπεράσματα

• • Παρατηρείται αύξηση των περισσότερων θερμοκηπικών Παρατηρείται αύξηση των περισσότερων θερμοκηπικών αερίωναερίων

• • Ο ρυθμός αύξησης ή μείωσης των αερίων αυτών εξαρτάται Ο ρυθμός αύξησης ή μείωσης των αερίων αυτών εξαρτάται σημαντικά από το ΟΗ και την ηλιακή ακτινοβολίασημαντικά από το ΟΗ και την ηλιακή ακτινοβολία

• • Υπάρχουν αέρια που διαδραματίζουν έμμεσο αλλά Υπάρχουν αέρια που διαδραματίζουν έμμεσο αλλά παράλληλα σημαντικό ρόλο στο φαινόμενο του θερμοκηπίουπαράλληλα σημαντικό ρόλο στο φαινόμενο του θερμοκηπίου

• • Οι κλιματολογικές αλλαγές προβλέπονται ποικίλες και Οι κλιματολογικές αλλαγές προβλέπονται ποικίλες και σημαντικές αν συνεχιστούν οι αυξητικές τάσεις των σημαντικές αν συνεχιστούν οι αυξητικές τάσεις των συγκεντρώσεων των θερμοκηπικών αερίωνσυγκεντρώσεων των θερμοκηπικών αερίων