Atmosferik kimya
Atmosfer kimyası, Dünya'nın ve diğer gezegenlerin atmosferlerinin kimyasının incelendiği bir bilim dalıdır. Çok disiplinli bir araştırma alanıdır ve çevre kimyası, fizik, meteoroloji, bilgisayar modelleme, oşinografi, jeoloji ve volkanoloji ve diğer disiplinlerden yararlanır. Araştırma, klimatoloji gibi diğer çalışma alanlarıyla bağlantılıdır.
Atmosferin incelenmesi, atmosfer ve canlı organizmalar arasındaki etkileşimlerin incelenmesini içerir. Dünya atmosferinin bileşimi yanardağ emisyonları, yıldırım ve Güneş'in koronasından gelen güneş parçacıklarının bombardımanı gibi doğal süreçler sonucunda değişir. Ayrıca insan faaliyetleriyle de değiştirilmiştir. Bu değişikliklerden bazıları insan sağlığı, mahsuller ve ekosistemler için zararlıdır. Asit yağmurları, ozon tabakasının incelmesi, fotokimyasal duman, sera gazları ve küresel ısınma bu sorunlara örnek olarak verilebilir. Atmosferik kimyagerler bu sorunların nedenlerini inceler. Atmosferik kimyagerler bu sorunlarla ilgili teoriler sunar, ardından teorileri ve olası çözümleri test eder. Atmosferik kimyagerler ayrıca hükümet politikalarındaki değişikliklerin etkilerini de not ederler.
Tarih
Eski Yunanlılar havayı dört elementten biri olarak kabul ederlerdi. Atmosferik bileşim üzerine ilk bilimsel çalışmalar 18. yüzyılda başlamıştır. Joseph Priestley, Antoine Lavoisier ve Henry Cavendish gibi kimyagerler atmosferin bileşimine dair ilk ölçümleri yapmışlardır.
19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarında ilgi, çok küçük konsantrasyonlara sahip eser bileşenlere doğru kaymıştır. Atmosfer kimyası için önemli bir keşif, 1840 yılında Christian Friedrich Schönbein tarafından ozonun keşfedilmesiydi.
Atmosferdeki eser gazların konsantrasyonları zaman içinde değişmiş ve havadaki bileşikleri oluşturan ve yok eden kimyasal süreçler de değişmiştir. Bunun iki önemli örneği Sydney Chapman ve Gordon Dobson tarafından ozon tabakasının nasıl oluştuğu ve korunduğunun açıklanması ve Arie Jan Haagen-Smit tarafından fotokimyasal dumanın açıklanmasıdır. Ozon konusunda yapılan daha ileri çalışmalar, 1995 Nobel Kimya Ödülü'nün Paul Crutzen, Mario Molina ve Frank Sherwood Rowland arasında paylaşılmasına yol açmıştır.
21. yüzyılda odak noktası yeniden değişiyor. Atmosferik kimya, Dünya sisteminin bir parçası olarak giderek daha fazla çalışılmaktadır. Daha önce bilim insanları atmosferik kimyaya tek başına odaklanıyordu. Artık bilim insanları atmosferik kimyayı atmosferin geri kalanı, biyosfer ve jeosfer ile birlikte tek bir sistemin parçası olarak incelemektedir. Bunun bir nedeni kimya ve iklim arasındaki bağlantılardır. Örneğin, değişen iklim ve ozon deliğinin iyileşmesi birbirini etkilemektedir. Ayrıca, atmosferin bileşimi okyanuslar ve karasal ekosistemlerle etkileşim halindedir.
Metodoloji
Gözlemler, laboratuvar ölçümleri ve modelleme atmosferik kimyanın üç temel unsurudur. Her üç yöntem de birlikte kullanılır. Örneğin, gözlemler bir kimyasal bileşiğin daha önce düşünülenden daha fazla olduğunu söyleyebilir. Bu da yeni modelleme ve laboratuar çalışmalarını teşvik ederek bilimsel anlayışı gözlemlerin açıklanabileceği bir noktaya taşıyacaktır.
Gözlem
Atmosferik kimya gözlemleri önemlidir. Bilim insanları, herhangi bir değişiklik olup olmadığını izlemek için zaman içinde havanın kimyasal bileşimi hakkındaki verileri kaydeder. Bunun bir örneği Keeling Eğrisi'dir - 1958'den günümüze karbondioksit konsantrasyonunda istikrarlı bir artış olduğunu gösteren bir dizi ölçüm. Atmosferik kimya gözlemleri Mauna Loa'daki gibi gözlemevlerinde ve uçak, gemi ve balon gibi mobil platformlarda yapılmaktadır. Atmosferik kompozisyon gözlemleri, hava kirliliği ve kimyasının küresel bir resmini veren uydular tarafından giderek daha fazla yapılmaktadır. Yüzey gözlemleri, yüksek zaman çözünürlüğünde uzun vadeli kayıtlar sağlama avantajına sahiptir, ancak sınırlı bir dikey ve yatay alandan veri sağlar. LIDAR gibi bazı yüzey tabanlı araçlar kimyasal bileşiklerin ve aerosolün konsantrasyon profillerini sağlayabilir ancak yine de kapsadıkları yatay bölgede kısıtlıdırlar. Birçok gözlem çevrimiçi olarak paylaşılmaktadır.
Laboratuvar ölçümleri
Laboratuvarda yapılan ölçümler, doğada bulunan kirleticilerin ve bileşiklerin kaynaklarını ve yutaklarını anlamamız için çok önemlidir. Laboratuvar çalışmaları hangi gazların birbirleriyle ne kadar hızlı reaksiyona girdiğini gösterir. Bilim insanları gaz fazındaki, yüzeylerdeki ve sudaki reaksiyonları ölçmektedir. Bilim insanları ayrıca moleküllerin güneş ışığı tarafından ne kadar hızlı parçalandığını ve ürünlerin neler olduğunu ölçen fotokimya üzerinde de çalışmaktadır. Bilim insanları ayrıca Henry yasası katsayıları gibi termodinamik verileri de inceler.
Sorular ve Yanıtlar
S: Atmosferik kimya nedir?
C: Atmosferik kimya, Dünya atmosferinin ve diğer gezegenlerin kimyasının incelendiği bir bilim dalıdır. Çevre kimyası, fizik, meteoroloji, bilgisayar modellemesi, oşinografi, jeoloji ve volkanoloji gibi birçok disiplinden yararlanır.
S: Atmosferi incelemek canlı organizmaları incelemeyi nasıl içerir?
C: Atmosferik kimya araştırmaları, atmosfer ve canlı organizmalar arasındaki etkileşimleri incelemeyi de içerir.
S: İnsan faaliyetlerinin neden olduğu bazı sorunlara örnekler nelerdir?
C: İnsan faaliyetlerinin neden olduğu sorunlara örnek olarak asit yağmurları, ozon tabakasının incelmesi, fotokimyasal duman, sera gazları ve küresel ısınma verilebilir.
S: Atmosferik kimyagerler bu sorunları çözmek için ne yaparlar?
C: Atmosferik kimyagerler bu sorunlarla ilgili teoriler sunar ve ardından olası çözümler için bunları test ederler. Ayrıca bu konularla ilgili hükümet politikalarındaki değişikliklerin etkilerini de not ederler.
S: Dünya atmosferinin bileşimi doğal olarak nasıl değişir?
C: Dünya atmosferinin bileşimi yanardağ emisyonları, yıldırımlar ve Güneş'in koronasından gelen güneş parçacıklarının bombardımanı gibi doğal süreçler sonucunda değişir.
