Добсон қондырғысы - Dobson unit

The Добсон қондырғысы (DU) - тік бағандағы іздік газдың мөлшерін өлшеу бірлігі Жер атмосферасы. Ол негізінен атмосферада пайда болды және қолданыла береді озон жалпы бағанының мөлшері, әдетте «жалпы озон», кейде «бағанның көптігі» деп аталады, озонның жоғары концентрациясы басым болады стратосфералық озон қабаты.

Добсон қондырғысы бағанның жалпы мөлшерінен түзілетін таза газдың қабатының қалыңдығы (10 мкм) ретінде анықталады. температура мен қысымның стандартты шарттары (STP).[1][2] Мұны кейде «милли-атмо-сантиметр» деп атайды. Әдеттегі баған мөлшері 300 DU атмосфералық озон, егер оның температурасы мен қысымы STP деңгейіне сәйкес келсе, Жер бетінде 3 мм таза газ қабатын құрайтын болады.

Добсон қондырғысы есімімен аталады Гордон Добсон, зерттеушісі Оксфорд университеті 1920 жылдары қос призманы қолдана отырып, жердегі жалпы озонды өлшейтін алғашқы құрал жасаған кім монохроматор озон қабатының күн ультрафиолет сәулеленуінің әр түрлі диапазондарының дифференциалды жұтылуын өлшеу. Деп аталатын бұл құрал Добсон озон спектрофотометрі, атмосфералық озонды бақылаудың ғаламдық желісінің негізін құрды[3] және 1984 жылы ашудың көзі болды Антарктикалық озон тесігі.[4]

SI қондырғыларына қатысты

Добсон қондырғысы Халықаралық бірліктер жүйесі. Бұл кемшілікті жою үшін 1982 ж. Қысқаша зерттеу[5] тек озонның ғана емес, кез-келген планеталық атмосферадағы кез-келген газдың бағаналық мөлшеріне сәйкес келетін SI негізіндегі бірқатар балама қондырғыларды зерттеді және барлық жағдайда шаршы метрге моль бірлігін қолдануды ұсынды. Мысалдар бір шаршы метрдегі микро моль деңгейіндегі жердегі газдардан бастап, шаршы метрдегі мега мольдардағы Венераның көмірқышқыл газына дейін:

  • Бір ммоль / м2 шамамен 2,241 DU-ға тең.
  • Бір DU 0,4462 ммоль / м-ге тең2.
  • Бір DU 2,687 × 10-ға тең20 молекулалар шаршы метр.

Жер атмосферасындағы жалпы озонның типтік мәндері ыңғайлы түрде ұсынылған миллимол шаршы метрге (ммоль / м)2).

Кейінгі емтихан 1995 ж[6] бөлігі болып табылатын Атмосфералық химия жөніндегі комиссияның атмосфералық химияда қолдануға арналған қондырғылары Халықаралық таза және қолданбалы химия одағы (IUPAC), SI құрамына кірмейтін және SI базалық бірліктерінің қуатының туындылары болып табылмайтын бірліктер үшін арнайы атаулар мен шартты белгілерді пайдаланудан бас тартты. Ол 1982 жылғы мақаланы елемегенімен, Добсон қондырғысы сәйкесінше SI қондырғысымен алмастырылуы керек және қондырғы ммоль / м деген пікірмен келіседі.2 ең ыңғайлы және ең аз нұсқа болды. Бұл қондырғы ақырында Добсон қондырғысын ығыстырады деген үміт білдірді. Алайда, 2017 жылдың наурызындағы жағдай бойынша бұл орын алғандығы туралы аз дәлел бар; мысалы, Добсон блогын NASA әлі де қолданады[7] Дүниежүзілік озон және ультрафиолет радиациялық деректер орталығы[8] озонның жалпы мөлшері туралы есепте.

Озон

NASA озон үшін 220 DU бастапқы мәнін қолданады. Бұл Антарктиканы бақылаудың бастапқы нүктесі ретінде таңдалды озон тесігі, өйткені 1979 жылға дейін 220-дан аз Добсон өлшем бірліктері табылған жоқ. Сондай-ақ, Антарктиданың үстіндегі тікелей өлшеулер кезінде озонның бағаналы деңгейі 220 Добсоннан аз болса, озонның жоғалуы нәтижесінде пайда болады. хлор және бром қосылыстар.[9]

Күкірт диоксиді

Сонымен қатар, Добсон бірліктері көбінесе бағанның жалпы тығыздығын сипаттау үшін қолданылады күкірт диоксиді атмосферада пайда болатын биологиялық процестерден, қазба отынның жануына байланысты аз мөлшерде пайда болады. диметилсульфид немесе орман өрттері сияқты табиғи жану арқылы. Күкірт диоксиді көп мөлшерде атмосфераға, сонымен қатар жанартау атқылауы арқылы таралуы мүмкін. Добсон қондырғысы күкірт диоксидінің бағанның жалпы мөлшерін сипаттау үшін қолданылады, өйткені ол озонды қашықтықтан зондтаудың алғашқы күндерінде ультрафиолет жерсеріктік аспаптарда пайда болған (мысалы Томс ).

Шығу

Добсон бірлігі идеал газ заңынан туындайды

қайда P және V тиісінше қысым және көлем, және n, R және Т газдың моль саны, газ тұрақтысы (8.314 Дж / (моль · К)), және Т температура кельвиндер (K).

Ауаның сан тығыздығы дегеніміз - көлем бірлігіне келетін молекулалар немесе атомдар саны:

және нақты газ заңына қосылған кезде ауаның сандық тығыздығы қысым, температура және нақты газ константасын қолдану арқылы анықталады:

Стандартты температура мен қысымдағы ауаның сандық тығыздығы (молекулалары / көлемі) (Т = 273 К және P = 101325 Па) осы теңдеуді қолдану арқылы

Джоулдың паскальды текше метрге бірлігімен түрлендіруінің нәтижесінде молекулалар / көлем теңдеуі болады

Добсон қондырғысы - бұл аудан бірлігіне шаққандағы газдың жалпы мөлшері. Атмосфералық ғылымдарда бұл бағанның тығыздығы деп аталады. Біз молекулалардың бірліктерінен қалай жүреміз текше метр, көлем, молекулаларға шаршы сантиметр, аудан? Мұны интеграция арқылы жасау керек. Бағанның тығыздығын алу үшін жалпы бағанды ​​биіктікке біріктіру керек. Добсон бірліктерінің анықтамасына сәйкес, біз стандартты температура мен қысым кезінде теңіз деңгейіне дейін сығылған кезде 1 DU = 0,01 мм іздік газды көреміз. Егер ауаның сандық тығыздығын 0-ден 0,01 мм-ге дейін интегралдасақ, онда 1 DU-ге тең сандық тығыздықты табамыз:

Осылайша біз 1 DU мәнін ойлап табамыз, ол 2,69 құрайды×1020 квадрат бойынша бір метрге молекулалар

Пайдаланылған әдебиеттер

  1. ^ «Ozone Hole Watch: Добсон бірліктері туралы фактілер».
  2. ^ IUPAC, Химиялық терминология жинағы, 2-ші басылым. («Алтын кітап») (1997). Желідегі түзетілген нұсқа: (2006–) «Добсон қондырғысы атмосфералық химияда ". дои:10.1351 / goldbook.D01827
  3. ^ Стахелин, Йоханнес (2008). «Әлемдік атмосфералық озон мониторингі». WMO бюллетені. 57 (1).
  4. ^ Фарман, Дж. С .; Гардинер, Б.Г .; Шанкин, Дж. Д. (1985). «Антарктидадағы жалпы озонның үлкен шығындары маусымдық ClO-ны анықтайдых/ ЖОҚх өзара әрекеттесу ». Табиғат. 315 (16 мамыр 1985): 207–210. Бибкод:1985 ж.315..207F. дои:10.1038 / 315207a0.
  5. ^ Рейд Э.Башер (1982). «Озон және басқа атмосфералық газдардың баған мөлшеріне арналған бірліктер». Кварта. Дж. Роял Мет. Soc. 108 (456): 460–462. дои:10.1002 / qj.49710845611.
  6. ^ С.Э.Шварц; П. Уоррек (1995). «Атмосфералық химияда қолдануға арналған қондырғылар». Таза Appl. Хим. 67 (8–9): 1377–1406. дои:10.1351 / pac199567081377.
  7. ^ «NASA озонын қарау: озонның соңғы мәртебесі». Ozone Hole Watch. Алынған 8 наурыз 2017.
  8. ^ «WOUDC - әлемдік озон және ультрафиолет сәулелену орталығы». WOUDC. Алынған 8 наурыз 2017.
  9. ^ «Озонды тесік сағаты». НАСА. Алынған 2007-10-21.