氮的化合物351介绍

几个氮氧化物是已知的,包括N20(一氧化二氮),没有(一氧化氮),N02(氮氧化物)N03(三氧化二氮),N203(三氧化二氮),N204(四氧化二氮)和一氧化二氮(五氧化二氮)。在正常的温度下和小的分压N203 N204分解按照下列方程(Junge, 1963):

N20 N20, + 2 (3.35)

N204-2N02 [3.36]

例如,由于最后分解,N204浓度10“6 / ig / m \害怕如果二氧化氮级别20 tg / m3。

此外在正常大气条件下N03分解通过光解作用或结合。因此Crutzen(1974)表明:

第四N0, + / -»N02 + 0 x±0.541缸[3.37]

N03 + / JV-NO + O x < 10 / im [3.38]

由于这些原因,只有一氧化二氮和11月(x = 1或2)在实践中可以发现,如果我们无视HNO,二氧化氮和之间的相互作用形成的水蒸气(见后)。

除了上面的气体,氨(NH3)也是一个重要的大气痕量物质。氨和NOx的本质特征,是这些微量气体在空中变换成铵和nitrate-containing气溶胶粒子。这些粒子是许多大气过程的控制的重要性(见第4章)。

在下面,大气循环一氧化二氮气体将首先讨论。我们应当看到,这种化合物的途径是与氮循环有关。N20的讨论后,大量的氨气(铵颗粒)将简要介绍;这些也可以转化为空气中氮氧化物。最后,大气的循环不,将概述,包括颗粒硝酸。

3.5.2一氧化二氮

一氧化二氮的存在在大气中被首次发现光学方法(阿德尔,1938)。这些早期的光谱测量了浓度区间0.25 - -0.60 ppm的平均值为0.40 ppm (Junge, 1963)。最近的气相色谱分析结果表明,N20混合比区间的下限附近被提及(Schiitz等,1970)。这些最近的研究也表明,N20的浓度减少只有非常缓慢的对流层高度增加。然而,在平流层减少变得重要。支持这种模式的观察Ehhalt et al(1977),根据该混合比35公里的高度是十分之一在对流层顶它的价值。附近的空气样本的分析收集美因茨(德意志联邦共和国)表明没有工业污染的影响这种化合物的水平。这一发现证实了苏联的数据显示没有差异N20内容在空气中列在莫斯科和西伯利亚(Achmedov等,1978)。

在美国在马萨诸塞州,N20测量古蒂(1969)。他的研究结果表明,NzO浓度在1967年和1968年期间增加。最近拉斯穆森和Pierotti(1978)研究了N 20级空气在南极洲,太平洋东部和华盛顿。他们的数据没有显示半球的差异。平均浓度已被发现是0.33±0.003 ppm,这是比平均对流层NzO水平(0.26 ppm)报道Schiitz et al。(1970)然而,拉斯穆森和Pierotti的结果也显示统一的混合比在对流层。相信这种差异至少部分是由于分析问题。然而,拉斯穆森和Pierotti(1978)指出,数据获得了1976年和1977年在华盛顿东部的农村站不排除小浓度的时间增加。增加的速度估计不到2%。考虑到测量精度最多1%,很明显,在这个领域还需要进一步的观察。

Schiitz et al。(1970)估计,在此基础上的测量,N20列浓度3.30 xlo“4 g cm-2对流层。相应的平流层图0.625 x 10“4宝石2。考虑到表面

地球(5.1 x 1018 cm2),大约值1700 x 1061可以计算出整个对流层,而全球大气N20负担等于2000 x 1061。拉斯穆森的数据和Pierotti(1978)导致更高的总量在对流层。然而,最近的一些垂直剖面的基础上测量,Ehhalt et al。(1977)给全球对流层一氧化二氮的质量1660 x 106 t是在良好的协议与舒茨的估计。

显示了在实验室条件下进行的实验,一氧化二氮可以解放从不同土壤在某些条件下细菌脱氮过程导致的形成N20气体(Delwiche,

Schutz et al。(1970)估计,全球力量的来源是50 x 1061年~ 1,而罗宾逊和罗宾斯(1970)提出一个值为592 x 1061年”1。在最近的一次和仔细研究Sdderlund Svenssofl(1976)推测,这源之间的收益率25和110 x10®t一年级基本上证实了舒茨的估计。此外,哈恩(1974)表明,海水与N20过饱和比大气浓度。在另一篇论文,他推测海洋脱氮商讨年度(30 - 130)x 106 t N20(见:Sdderlund Svensson, 1976)。上述数据的基础上,可以提出警告说,全球力量N20生物来源的大约是100 x 1061年“1。考虑到全球2000 x 1061的负担,我们可以计算一个value 20年的大气停留时间。

1.1节中提到的,大气成分的停留时间线性增加而降低浓度的变化。Junge(1974)推测产品的停留时间和浓度的相对标准偏差是恒定的,等于0.14。利用这个关系拉斯穆森和Pierotti(1978)估计,在此基础上的测量,住宅的25到30年,与上面的图在可接受的协议。

应该强调,人的活动也产生大气N20。一些作者认为(例如Bremner Blackmer, 1978), N20可以释放到大气中通过反硝化fertilizer-derived硝酸盐和氨这个概念似乎支持的可能性,在对流层N20混合比的增加。然而,很明显,许多工作有待完成澄清这个问题。

不幸的是,汇-大气一氧化二氮非常了解甚少。在任何情况下我们可以接受的观点的一部分N20由以下反应化学从空气中删除(克鲁岑,1973):

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