Il principale gas nella troposfera

Come è il caso anche più in alto nell’atmosfera, i gas che giocano un ruolo importante sulla composizione chimica della troposfera sono presenti in quantità molto piccole. Questo è il motivo per cui sono chiamati “gas traccia”.

Concentrazioni tipiche di questi gas in prossimità della superficie terrestre

H2O vapore acqueo 0,0001 – 0.,01
CO2 carbon dioxide 360 ppm
CH4 methane 1.7 ppm
N2O dinitrogenoxide 310ppb
CO carbon monoxide 50-500 ppb
O3 ozone 10-80 ppb
SO4 sulphate 20 ppt – 2 ppb
NO2 nitrogen dioxide 1 ppt- 10 ppb
OH hydroxyl radical 0.01-0.,1 ppt

Expressed as volume mixing ratios, i.e., l’aria del volume occupato dal gas:

  • 1 ppm= 1 particelle per milione = 10-6
  • 1 ppb = una particella di miliardi per = 10-9
  • 1 ppt= una particella per 1000 miliardi = 10-12

il vapore acqueo e biossido di carbonio, il più importante gas in Terra troposfera

I principi di base di acqua (H2O) ciclo sono ben noti:

  • l’evaporazione di acqua liquida in superficie
  • condensa
  • la formazione di nube
  • pioggia

La media del tempo di residenza di vapore acqueo nell’atmosfera è dell’ordine di una decina di giorni, che è molto breve., Questo spiega le grandi differenze nelle quantità di vapore acqueo (e quindi di pioggia) che si verificano tra i diversi luoghi sulla Terra. Sebbene l’acqua sia poco o non influenzata dalla chimica nell’atmosfera, svolge un ruolo importante nell’ossidazione di diversi composti atmosferici.

L’anidride carbonica (CO2) ha una durata molto lunga nell’atmosfera (diversi secoli). Il suo rapporto di miscelazione è quasi omogeneo nella troposfera e nella stratosfera.

La presenza di anidride carbonica è fortemente legata alla vita sulla Terra., La CO2 è in realtà necessaria per la crescita delle piante, poiché il carbonio nelle piante e negli animali proviene esclusivamente dalla CO2 atmosferica. E la principale fonte di CO2 atmosferica è la degradazione microbica del materiale organico. Tuttavia, le attività umane influenzano anche la concentrazione di anidride carbonica.

Come il vapore acqueo, la CO2 non è chimicamente attiva.

Gas troposferici relativamente abbondanti

Il protossido di azoto (N2O) e i clorofluorocarburi (CFC) sono altri esempi di gas relativamente abbondanti., Non sono chimicamente attivi nella troposfera, ma svolgono un ruolo importante nella chimica stratosferica.

Conoscere il budget globale di gas meno abbondanti, ma più reattivi, e comprendere il comportamento e la distribuzione di questi gas è importante ma difficile, a causa dei numerosi e complessi processi chimici e fisici coinvolti.

La forza trainante di questa chimica è la radiazione solare, in particolare nell’ultravioletto vicino (UV-A e UV-B) e in misura inferiore anche nell’intervallo visibile., La radiazione solare può infatti “rompere” (dissociare) molecole chimiche. La troposfera è protetta dalla radiazione ultravioletta più dura dallo strato di ozono stratosferico.

Nonostante questo efficiente filtraggio delle radiazioni UV nocive, la radiazione solare può ancora rompere, ad esempio, le molecole di ozono e biossido di azoto nella troposfera. Questi processi di dissociazione iniziano una serie complessa di reazioni chimiche, che portano ad esempio alla produzione di radicali come il radicale idrossile (OH)., Questo radicale svolge un ruolo determinante, poiché è responsabile dell’ossidazione di molti gas emessi sulla superficie terrestre che altrimenti si accumulerebbero nella troposfera.

Si dice che il radicale idrossilico è il “detergente” dell’atmosfera.