Atmosfären och dess sammansättning
Atmosfärens sammansättning.
Atmosfären består av:
- Kvävgas (cirka 78 %).
- Syrgas (cirka 21 %).
- Övriga gaser (cirka 1 %).
Bland de övriga gaserna finns koldioxid, CO2(g) (drygt 0,04 % av den totala atmosfären).
- Kan verka lite, men har stor betydelse för det globala klimatet!
Atmosfären är uppdelad i olika lager.
Växthuseffekt och temperaturökning
Växthus med tomatodling.
Poängen med ett växthus:
- Släpper in energi i form av solljus.
- Ljus med lägre energi (värmestrålning) "fångas" innanför växthusens glas.
Växthuseffekten i ett växthus uppstår när en del av värmeenergin i solljuset reflekteras tillbaka in i växthuset.
I atmosfären:
- Solljus strålar in.
- Jordytan värms upp.
- Värme reflekteras ut i rymden och försvinner från jorden.
- En del värme tas upp av molekyler i atmosfären, och reflekteras tillbaka till jorden.
Solljuset träffar jorden, som värms upp. Värme strålar ut från jorden, men en del av värmen tas upp av gaser i atmosfären (växthusgaser), som bidrar till att värma upp planeten.
Växthuseffekten är bra!
- Utan den skulle det inte vara tillräckligt varmt på jorden för liv.
- Utan den: Jordens medeltemperatur = –18 °C.
- Med den: Jordens medeletemperatur = +15 °C.
Växthuseffekten är dålig!
- Om det blir för varmt, får det katastrofala konsekvenser för livet på jorden.
- Jämför Venus: Mycket koldioxid i atmosfären, helt täckt av moln av svavelsyra ⇒ yttemperatur på 400–500 °C.
Temperaturökningen får konsekvenser
Jordens temperatur: +0,7 °C sedan början av 1900-talet.
Havsytan: +10 cm sedan början av 1900-talet.
- Höjningen av temperatur kan inte bara förklaras av andra orsaker, t.ex. ökad solaktivitet.
Havsytan beräknas stiga upp till 1 meter.
- Problem för kustnära områden
- Problem för många miljoner människor: Danmark, Nederländerna, östaterna i Stilla havet, Bangladesh, sydöstra USA…
Extremt väder beräknas öka (märks redan nu!).
Koldioxid, CO2
Koldioxid är en kraftfull växthusgas.
Förbränning av fossila bränslen ökar mängden växthusgas i atmosfären.
- 1700: Cirka 0,027 %
- 2000: Cirka 0,039 %
Mängden koldioxid från förbränning av fossila bränslen korrelerar (sammanfaller) alltför väl med temperaturökningen:
Planeten Venus, med sin tjocka atmosfär av svavelsyra och koldioxid, har en enorm växthuseffekt, och en yttemperatur på 400–500 °C.
Försurningen beräknas öka:
- Koldioxid löses i vatten, kolsyra bildas.
- H2O + CO2(g) → H2CO3(aq)
- Kolsyran protolyseras, vattnet blir surt.
- H2CO3(aq) + H2O → HCO\({\sf _3^-}\)(aq) + H3O+
Hur åtgärda?
- "Leave the damn stuff in the ground!"
Metan, CH4
Också kraftfull växthusgas.
Produceras av arkéer i kors magar.
- Nötkött bidrar till växthuseffekten!
Dessa arkéer finns också i
- risodlingar;
- under permafrosten i den sibiriska tundran.
Modell av en metanmolekyl, CH4.
UV-strålning och ozonlagret
UV-strålning är bra!
- Behövs för att ombilda kolesterol till vitamin D i människans hud.
- Får oss att bli bruna och snygga. 😉
UV-strålning är dålig!
- Hög energi ⇒ risk för (bränn-)skador.
- Huden åldras snabbare.
- Hudcancer.
Ozon, O3
Ozon bildas naturligt högt upp i atmosfären, men kan också bildas vid exempelvis förbränningar här nere vid jordytan.
Ozon är bra!
- Tar upp mycket av solens UV-strålning.
- Räddar oss från att brännas sönder!
Modell av ozon, O3.
Ozon är dåligt!
- Mycket reaktivt = skadligt.
- Marknära ozon vill vi inte ha, däremot ozon högt uppe i atmosfären!
Freoner (klorofluorokarboner, CFC)
Exempel: difluordiklormetan, CCl2F2.
Brukade användas som drivgas i sprejflaskor och kylgas i kylskåp.
Katalyserar nedbrytningen av ozon ⇒ hål i ozonlagret.
Science to the rescue!
Kemister kunde visa precis hur reaktionen sker, och varför.
Biologer kunde förklara vilka konsekvenserna för livet skulle bli utan ozonlager.
Modell av difluordiklormetan, CCl2F2.
Internationella överenskommelser stoppade produktion och användning av freoner.
- Producenter av kylskåp, frysar och förpackningsföretag motsatte sig naturligtvis kraftigt forskningsresultaten, liksom motsvarande ekonomiska intressen gjort förut vad det gäller rökning, och gör idag vad det gäller energiproduktion…
Utan upptäckten av ozonhålet, vad som orsakade det och hur det kunde återställas, hade vi haft ett betydligt tunnare ozonlager idag än vad vi faktiskt har.
