prof. dudley shallcross acrg tim harrison bristol chemlabs 2009

Prof. Dudley Shallcross ACRG

Tim Harrison Bristol ChemLabS

2009

Una historia de contaminantes

2 Contenido de la charlaContenido de la charla• Comparativa de la Tierra

con otros planetas

• Nitrógeno y oxígeno

• Temperatura

• Contaminantes troposféricos

33 gases más abundantes en la atmósfera de cada planeta

Júpiter H2 (93%) He (7%) CH4 (0.3 %)

Saturno H2 (96%) He (3%) CH4 (0.45 %)

Urano H2 (82%) He (15%) CH4 (2.3 %)

Neptuno H2 (80%) He (19%) CH4 (1-2 %)

Venus CO2 (96%) N2 (3.5%) SO2 (0.015 %)

Marte CO2 (95%) N2 (2.7%) Ar (1.6 %)

Tierra N2 (78%) O2 (21%) Ar (0.93 %)

4 Nitrógeno

NN energía de enlace = 944 kJ/mol

78% de la atmósfera inerte

Gas a 25 OC, líquido a –196 OC

TGH

5

El reto de los montoncitos de desechos bacterianos, por el Dr. Hazel Mottram

6 Oxígeno

O=O energía de enlace = 496 kJ/mol

21% de la atmósfera

Gas a 25 OC, líquido a –183 OC

La principal fuente de O2 es la fotosíntesis 6CO2 + 6H2O + luz solar C6H12O6 + 6O2

2H2O2 2H2O + O2

TGH

7

La fuente de la vida, por el Dr. Adrian Mulholland

8

9 Química Atmosférica Urbana 10 km

NO, NO2, VOC

VOCs

?

0 kmCompuestos tanto de origen biogénico como antropogénico

1 km

Tropopausa

Capa límite

10 ¿Qué les ocurre a los VOCs (compuestos orgánicos volátiles)?

• Las plantas y los árboles emiten un amplio abanico de

materiales orgánicos: alquenos, alcoholes, carbonílicos,

ácidos.

• Los vehículos emiten hidrocarburos y especies aromáticas

Muchas de estas especies son insolubles y no se pueden

arrastrar cuando llueve, ¿cómo se eliminan? TGH

11 Combustión a altas temperaturas

Los VOCs pueden quemarse en el aire

(combustión) y oxidarse en el proceso

CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2

C2H2 + (5/2)O2 2CO2 + H2O

CH3OH + (3/2)O2 CO2 + 2H2O

La atmósfera oxida los VOCs usando radicales

libres

12

O3 + luz solar O * + O2 < ~ 330 nm

O* + H2O OH + OH

OH + R-H R + H2O

Los VOCs son descompuestos por el

radical OH, generado por la luz solar

13 Medidas del NO2 en la atmósfera de Bristol

Datos del 21 de enero de 2001: La combustión es la principal fuente de NO 2

TGH

NO Bristol 20th January 2001

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Hour

NO

pp

b

14

NO2 + luz solar O * + NO < ~ 400 nm

O* + O2 O3

TGH

Smog fotoquímico

15 Smog fotoquímico en Bristol: 27/07/2001

Ozone episode 27th July 2001 Bristol area

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

hour of day

NO

an

d O

3 p

pb

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

CO

pp

m

NO

O3

CO

16 Medidas de CO2 en Bristol

El CO2 se ha medido durante varios años en la cima de la colina Old Park.

17 Medidas de CO2 en Bristol

18 Medidas a largo plazo de CO2

En Mauna Loa se han

venido realizando

medidas de CO2

durante muchos

años, las cuales

muestran que el

nivel de CO2 ha ido

aumentando a un

ritmo constante

19 The efecto invernadero en aumento

20

Secrets in the Ice

Las capas acumuladas de nieve guardan

registro de las condiciones

medioambientales

Registro que se mantiene compactado

como hielo.

• Taladra el núcleo de hielo y ponle

fecha.

Secretos en el hielo

21 Niveles de CO2 durante los últimos 1000 años

Los gases son extraídos de las burbujas atrapadas en el hielo y proporcionan datos de las

concentraciones atmosféricas en el pasado

22

Coro de ranas, por el Dr. Simon Hall

23 Metano (CH4) y óxido nitroso (N2O)

24Incremento global de la temperatura

25 Impactos del calentamiento global

• Impactos asociados con

cambios en: – Precipitaciones– Nivel del mar– Condiciones meteorológicas

extremas

19412004

26

Modelo de simulación del clima reciente

Sólo influencias naturales(variabilidad solar,

volcánica etc.)

Sólo influencias antropogénicas

(cambios inducidos por humanos)

The Met Office

27Simulación del calentamiento global 1860-2000:

Factores naturales y humanos

Observado

Simulado por modelo

Incre

men

to t

em

pera

tura

o C

0.0

0.5

1.0

1850 1900 1950 2000

Hadley Centre

28Impacts of Climate on the world: Temperature

29Impacts of Climate on the World: Rainfall

Cuñas de estabilización

20552005

14

7

Miles de millones de toneladas de carbón

emitido por año

1955

0

Emisioneshistóricas

2105

La cuña de estabilización – Dos escenarios

20552005

14

7

1955

02105

La cuña de estabilización – Dos escenarios

Emisioneshistóricas

Miles de millones de toneladas de carbón

emitido por año

14

7

0

Trayecto

ria pre

dicha actualm

ente

Trayectoria plana

205520051955 2105

Emisioneshistóricas

Miles de millones de toneladas de carbón

emitido por año

14

7

0

Triángulo

estabilización

Objetivo CO2 fácil

~850 ppm

Objetivo CO2 difícil

~500 ppm

205520051955 2105

Trayecto

ria pre

dicha actualm

ente

Emisioneshistóricas

Trayectoria plana

Miles de millones de toneladas de carbón

emitido por año

14

7

0

14 GtC/y

7 GtC/y

Siete “cuñas”

205520051955 2105

Trayecto

ria pre

dicha actualm

ente

Emisioneshistóricas

Trayectoria plana

Miles de millones de toneladas de carbón

emitido por año

Opciones tecnológicas actuales para conseguir una cuña

• Aumentar el ahorro de combustibles• Reducir la dependencia de los coches• Edificios más eficientes• Aumentar la eficiencia de las centrales

energéticas• Descarbonización de electricidad y combustibles• Sustitución de gas natural por carbón• Captura y almacenaje de carbono• Fisión nuclear• Electricidad eólica• Electricidad fotovoltaica• Biocombustibles

373 gases más abundantes en la atmósfera de cada planeta

Júpiter H2 (93%) He (7%) CH4 (0.3 %)

Saturno H2 (96%) He (3%) CH4 (0.45 %)

Urano H2 (82%) He (15%) CH4 (2.3 %)

Neptuno H2 (80%) He (19%) CH4 (1-2 %)

Venus CO2 (96%) N2 (3.5%) SO2 (0.015 %)

Marte CO2 (95%) N2 (2.7%) Ar (1.6 %)

Tierra N2 (78%) O2 (21%) Ar (0.93 %)

TGH

38 Gracias a

Bristol ChemLabS

British Council

Universitat de València

t.g.harrison@bris.ac.uk

d.e.shallcross@bris.ac.uk

www.chemlabs.bris.ac.uk/outreach