6. Rozpuszczone gazy w morzu oraz fizyczno-chemiczne oddziaływanie morza i atmosfery Flashcards
Jakie są źródła gazów w oceanie?
- Atmosfera (CO2, CO, NOx, SO2)
2.
Od czego zależy rozpuszczalność gazów w wodzie morskiej?
Gazy atmosferyczne rozpuszczają się w WM proporcjonalnie do ich ciśnienia parcjalnego - zawartości w powietrzu.
- Temperatury (maleje ze wzrostem T)
- Zasolenia (maleje wraz ze wzrostem S)
- Fizyczno - chemicznych właściwości gazu (np. reagowania z wodą)
Na czym polega prawo Henry’ego?
Ilość gazu mogącego rozpuścić się w wodzie w danej T jest proporcjonalna do jego ciśnienia parcjalnego w atmosferze:
[G] = KH * P A
Gdzie: [G] = równowagowe stężenie gazu rozp. w wodzie [mol/dm3]
P A = ciśnienie parcjalne gazu w atmosferze [Pa]
KH = stała Henry’ego [mol/dm3*Pa]
Co określa współczynnik Bunsena α?
Jaka objętość gazu zostanie zaabsorbowana przez objętość wody przy danej T i S pod ciśnieniem = 1 atm.:
α = v0/v
Gdzie: v0 = objętość gazu zaabsorbowanego przez wodę
v = objętość rozpuszczalnika
Jak zachowują się α i KH wraz ze wzrostem masy molowej gazu?
Oba rosną z wyjątkiem dla CO2, NH3 i SO2, ponieważ:
Rozpuszczalność gazów reagujących z wodą jest w rzeczywistości większa niż wynikająca z prawa Henry’ego!
Co to NAEC?
Stężenie równowagowe gazu w wodzie morskiej => stężenie, jakie osiągnie gaz w masie wody w stanie równowagi z atmosferą przy danej T i S.
Normal atmosperic equilibrum concentration.
Tym wyższe, im większe ciśnienie parcjalne gazu w atmosferze (z wyjątkiem gazów reagujących z H2O).
Podaj wzór na stopień nasycenia wody gazem:
Nasycenie[%] = CA/NAEC * 100%
Jaki może być stopień nasycenia wody gazem i co znaczy?
1) 100% nasycenia => gaz w formie gazowej i rozpuszczonej jest w równowadze (np. Ar, He, N)
CA = NAEC
2) <100% nasycenia => woda jest nienasycona gazem - gaz przechodzi z atmosfery do wody
CA < NAEC
3) >100% nasycenia => woda jest przesycona gazem - gaz przechodzi z wody do atmosfery
CA > NAEC
Kiedy następuje stan nierównowagi?
Gdy uwalnianie gazu lub jego wiązanie następuje szybciej niż wyrównywanie stężeń z atmosferą w wyniku procesów fizycznych.
-fotosynteza
-respiracja
-denitryfikacja
-wtłaczanie gazu przez fale
-gwałtowne zmiany ciśnienia atm.
-mieszanie mas wód o innych T
Opisz wymianę gazów między morzem i atmosferą w przypadku dwuwarstwowego modelu warstwy styku powietrza i wody:
Dobrze wymieszana atmosfera i dobrze wymieszane wody powierzchniowe oceanu, gdzie transport kontrolowany jest przez dyfuzję turbulentną, są oddzielone przez powierzchnię międzyfazową, gdzie transport zachodzi poprzez dyfuzję molekularną.
Wymień rodzaje dwuwarstwowego modelu warstwy styku powietrza i wody:
1) Model stałej powierzchni międzyfazowej -> I prawo Ficka
2) Model ciągłej odnowy powierzchni międzyfazowej
Na czym polega Model stałej powierzchni międzyfazowej?
- Na granicy 2 faz występuje cienka warstwa (2mm) międzyfazowa o uporządkowanym ułożeniu.
- Zachodzi tam transport gazów poprzez dyfuzję molekularną, która jest wolniejsza od mieszania
- Transport gazów w tym modelu opisuje prawo Ficka
Na czym polega Model ciągłej odnowy powierzchni międzyfazowej?
- Falowanie powoduje, że warstwa między fazowa jest stale przerywana i jej miąższość jest znacznie mniejsza
- Tempo wymiany gazów w tym modelu jest znacznie szybsze
Wymień czynniki wpływające na wymianę gazów między morzem i atmosferą:
- Wtłaczanie pęcherzyków powietrza -> nawet na gł. kilku m, powoduje przesycenie wód powierzchniowych tlenem
- Prędkość wiatru -> naruszenie warstwy międzyfazowej spowalniającej transport
- Film powierzchniowy -> obniża wymianę gazową
Czym jest mikrowarstwa powierzchniowa morza?
- Sięga do 0,5-1mm
- Różni się właściwościami fizyczno-chemicznymi i biologicznymi od reszty wody.
- Jest związana z tworzeniem aerozoli marygenicznych.
- Gromadzą się w niej substancje chemiczne, w tym zanieczyszczenia. Żyje w niej neuston.
Czym jest film powierzchniowy?
- Film powierzchniowy jest górną częścią mikrowarstwy
- Ma miąższość od kilku do kilkunastu nm
- Zwiększa gęstość i lepkość warstwy międzyfazowej
- Obniża wymianę gazową
Co wchodzi w skład neustonu?
bakterie, pierwotniaki, glony, wrotki, larwy owadów i owady
Mechanizmy wzbogacające mikrowarstwę w substancje chemiczne to:
- opady atmosferyczne
- flotacja (drobne pęcherzyki w toni unoszą się ku powierzchni i po drodze wychwytują substancje, które są akumulowane w mikrowarstwie)
- cyrkulacja Langmuira (hydrofobowe substancje są wynoszone na powierzchnię)
Jak nazywają się strumienie aerozoli między morzem a atmosferą?
1) Morze => atmosfera = strumień emisji
2) Atmosfera => morze = strumień imisji
Co składa się na emisję aerozoli?
Q = Qb + Qw + Qp + Qm + Qe
- Strumień cząstek emitowanych z powierzchni morza przy wylocie pęcherzyków gazowych (Qb)
- Strumień cząstek wydmuchiwanych z kropelkami wody z grzbietów fal (Qw)
- Strumień drobnych cząstek rozpryskiwanych w powietrzu przy pękaniu pęcherzyków piany morskiej (Qp)
- Strumień kropel rozpryskiwanych w momencie zderzenia się hydrometeorów z powierzchnią morza (Qm)
- Strumień cząstek soli ulatniającej się z wody podczas jej parowania (Qe)
Jak dochodzi do emisji aerozoli?
Ich objętość zwiększa się wraz ze spadkiem ciśnienia (osiągają do 2mm przy powierzchni).
Gdy się uwalniają zgarniają film powierzchniowy i zgromadzone w nim substancje.
Opisz emisję soli z powierzchni morza:
- najwięcej dostaje się do atmosfery z dużymi aerozolami (95% masy aerozoli)
- ilość dużych aerozoli w powietrzu wzrasta ze wzrostem prędkości wiatru (>9m/s)
Opisz czas przebywania aerozoli marygenicznych w atmosferze:
- im większy aerozol, tym niżej jest wynoszony i krócej przebywa w atmosferze
- dla dużych kropel często rzędu minut, ale wydłuża się ze wzrostem siły wiatru
- małe krople nawet do kilku lat i wyżej
Co to koagulacja?
Małe cząstki (<0,01μm) zderzają się w wyniku ruchów Browna i tworzą większe cząstki.
Pod czego wpływem zachodzi imisja aerozoli z atmosfery?
- sedymentacji grawitacyjnej
- dyfuzji turbulentnej
- ruchów Browna
- dyfuzji molekularnej
F = C * Vd
Gdzie: C = stężenie substancji w aerozolu w atmosferze [μg/m3]
Vd = prędkość opadania aerozoli [cm/s]
F [μg/m2s]
Gdzie na świecie są wysokie stężenia pyłów mineralnych przenoszonych w atmosferze?
- Pyły znad Sahary w zachodniej części tropikalnego Atlantyku
- Pyły znad pustyń Azji centralnej nad płn. Pacyfikiem
