Ugrás a tartalomhoz

Az éghajlatváltozás okai és következményei

Gelencsér András, Molnár Ágnes, Imre Kornélia (2012)

Pannon Egyetem

5.2 A légköri metán nyelő folyamatai

5.2 A légköri metán nyelő folyamatai

A metán nyelő folyamatai között, amint az reakciókészségéből következik, meghatározó a légköri oxidáció. Az oxidációt nem közvetlenül az oxigénmolekulák végzik, amelyek a légköri körülmények között gyakorlatilag nem reakcióképesek, hanem a troposzferikus ózonból származó rendkívül reakcióképes szabad gyökök, a hidroxilgyökök:

A reakcióban fontos szerep jut a nitrogén-oxidoknak, ugyanis általuk újraképződik a kiindulási hidroxilgyök, és újabb metán bontásában tud részt venni. (5.3 ábra).

5.3. ábra - A légköri metán reakciói.

A légköri metán reakciói.


A metánból képződő első stabilis reakciótermék a formaldehid, ami légkörben is kimutatható ppb koncentrációban. A nitrogén-dioxid és a formaldehid a levegő azon kevés nyomgázai közé tartoznak, amelyek a napsugárzás hatására elbomlani képesek, ezáltal további reakcióképes vegyületeket és szabad gyököket hozva létre.

A formaldehid fotokémiai bomlásából keletkező hidroperoxil (HO2) gyök és a nitrogén-dioxid fotokémiai bomlásából származó nitrogén-monoxid reakciójából újabb hidroxil (OH) gyök keletkezhet. Így valójában a metán és a hidroxilgyök reakciója végén egynél több hidroxilgyök termelődik, ami újabb metánmolekula oxidációjára képes. Azt mondhatjuk, hogy a reakció ún. láncreakció, ami igen nagy hatékonysággal megy végbe annak ellenére, hogy a hidroxilgyök légkör koncentrációja a metánhoz képest közel 9 nagyságrenddel kisebb. A reakciólépések formális összegzésével kapott ún. bruttó reakció, ami a vonal alatt látható, úgy mutatja, mintha a metánt közvetlenül az oxigénmolekulák oxidálnák a napsugárzás közreműködésével. Valójában azonban az oxigén és a metán között közvetlen kémiai reakció csak magas hőmérsékleten lehetséges, amint az a főleg metánból álló földgáz égetésénél is közismert.

Az egyenletekből az is látszik, hogy a formaldehid bomlása során a metánból végső során szén-monoxid molekula, majd annak további oxidációjával szén-dioxid keletkezik (lásd: 5.3 ábra).

A láncreakcióknak azonban határt szabnak azok a reakciók, amelyek a kémiailag aktív gyökök és vegyületek között mennek végbe. Ezeket a reakciókat lánczáró reakcióknak nevezzük. A hidroxilgyök és a nitrogén-dioxid reakciójában salétromsavgőz keletkezik, ami szintén kimutatható légköri alkotó, míg a hidroperoxil (HO2) gyökök egymással való reakciójában hidrogén-peroxid molekulák képződnek. Ezek a vegyületek jól oldódnak vízben és ott reakcióképesek, így felhő- és ködcseppekbe, aeroszol részecskékre kerülhetnek, és száraz vagy nedves ülepedéssel távoznak a légkörből.