Atmospheric Reactions of Photoneutrons

2021 ◽  
pp. 103-126
Author(s):  
Yuuki Wada
Keyword(s):  
Atmospheric Reactions

Effect of non-uniform passive advection on A+B->C radial reaction-diffusion fronts 

2021 ◽  
Author(s):  
Alessandro Comolli ◽  
Anne De Wit ◽  
Fabian Brau
Keyword(s):  
Molecular Diffusion ◽  
Early Time ◽  
Reaction Diffusion ◽  
Transport Processes ◽  
Calcium Carbonate Precipitation ◽  
Atmospheric Reactions ◽  
Passive Advection ◽  
Reaction Fronts ◽  
Time Regime ◽  
Long Time

<p>The interplay between chemical and transport processes can give rise to complex reaction fronts dynamics, whose understanding is crucial in a wide variety of environmental, hydrological and biological processes, among others. An important class of reactions is A+B->C processes, where A and B are two initially segregated miscible reactants that produce C upon contact. Depending on the nature of the reactants and on the transport processes that they undergo, this class of reaction describes a broad set of phenomena, including combustion, atmospheric reactions, calcium carbonate precipitation and more. Due to the complexity of the coupled chemical-hydrodynamic systems, theoretical studies generally deal with the particular case of reactants undergoing passive advection and molecular diffusion. A restricted number of different geometries have been studied, including uniform rectilinear [1], 2D radial [2] and 3D spherical [3] fronts. By symmetry considerations, these systems are effectively 1D.</p><p>Here, we consider a 3D axis-symmetric confined system in which a reactant A is injected radially into a sea of B and both species are transported by diffusion and passive non-uniform advection. The advective field <em>v<sub>r</sub>(r,z)</em> describes a radial Poiseuille flow. We find that the front dynamics is defined by three distinct temporal regimes, which we characterize analytically and numerically. These are i) an early-time regime where the amount of mixing is small and the dynamics is transport-dominated, ii) a strongly non-linear transient regime and iii) a long-time regime that exhibits Taylor-like dispersion, for which the system dynamics is similar to the 2D radial case.</p><p>                                  <img src="https://contentmanager.copernicus.org/fileStorageProxy.php?f=gnp.ff5ab530bdff57321640161/sdaolpUECMynit/12UGE&app=m&a=0&c=360a1556c809484116c55812c8c06624&ct=x&pn=gnp.elif&d=1" alt="" width="299" height="299">                                                     <img src="https://contentmanager.copernicus.org/fileStorageProxy.php?f=gnp.671a6980bdff51231640161/sdaolpUECMynit/12UGE&app=m&a=0&c=c5a857c3fab835057e3af84001a91d15&ct=x&pn=gnp.elif&d=1" alt="" width="302" height="302"></p><p>                                                   Fig. 1: Concentration profile of the product C in the transient (left) and asymptotic (right) regimes.</p><p> </p><p>References:</p><p>[1] L. Gálfi, Z. Rácz, Phys. Rev. A 38, 3151 (1988);</p><p>[2] F. Brau, G. Schuszter, A. De Wit, Phys. Rev. Lett. 118, 134101 (2017);</p><p>[3] A. Comolli, A. De Wit, F. Brau, Phys. Rev. E, 100 (5), 052213 (2019).</p>

scholarly journals Emissions and atmospheric reactions of gas and particulate pollutants

2015 ◽  
Author(s):  
Χρήστος Καλτσονούδης
Keyword(s):  
Volatile Organic Compounds ◽  
Organic Compounds ◽  
Atmospheric Reactions ◽  
Particulate Pollutants ◽  
Volatile Organic

Καθημερινά τεράστιες ποσότητες πτητικών οργανικών ενώσεων (volatile organic compounds ή VOCs) εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα, τόσο από ανθρωπογενείς όσο και από φυσικές πηγές. Οι ενώσεις αυτές αποτελούν το ‘καύσιμο’ για την ατμοσφαιρική φωτοχημεία επηρεάζοντας τοπικά, περιφερειακά αλλά και παγκόσμια την ποιότητα της ατμόσφαιρας. Ορισμένες από τις ενώσεις αυτές θεωρούνται επικίνδυνες για την ανθρώπινη υγεία ενώ, αρκετές επηρεάζουν το κλίμα, είτε λόγω της δράσης τους ως αέρια του θερμοκηπίου, είτε λόγω της ικανότητάς τους να σχηματίζουν σωματίδια (αεροζόλ) όταν οξειδώνονται. Γι’ αυτό, η μελέτη των ατμοσφαιρικών συγκεντρώσεων των VOCs καθώς και η συσχέτισή τους με το οργανικό αεροζόλ της ατμόσφαιρας κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε ο χαρακτηρισμός των κυριότερων πηγών ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον Ελλαδικό χώρο όσο αφορά τις οργανικές πτητικές ενώσεις και το οργανικό αεροζόλ μέσω εργαστηριακών πειραμάτων αλλά και μετρήσεων σε Ελληνικές πόλεις. Συγκεκριμένα εξετάστηκαν τα χαρακτηριστικά των εκπομπών για τις παραπάνω ενώσεις από την καύση ελαιοκλάδων, την κίνηση των αυτοκινήτων, την καύση βιομάζας για οικιακή θέρμανση, την προετοιμασία φαγητού κ.α. Τα σημαντικότερα ευρήματα εστιάζονται στην αλλαγή που έχει συμβεί στην σχετική σημασία των διαφόρων πηγών οργανικών ρύπων. Η συνεισφορά των κλασικών πηγών όπως τα μέσα μεταφοράς έχει ελαττωθεί λόγω του ελέγχου των εκπομπών τους και άλλες πηγές όπως η καύση βιομάζας και η προετοιμασία φαγητού έχουν έλθει στο προσκήνιο.Η καύση ελαικλάδων είναι μια κοινά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την απόρριψή τους μετά το κλάδεμα των ελαιόδεντρων κατά τους χειμερινούς μήνες από τον Νοέμβριο ως τον Φεβρουάριο. Στην Ελλάδα υπολογίζεται ότι υπάρχουν 125 εκατομμύρια ελαιόδεντρα ενώ η ποσότητα των λεπτόκοκκων σωματιδίων που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα μέσα σε ένα διάστημα 3-4 μηνών εκτιμάται ότι αντιστοιχεί σε περίπου 6500 τόνους. Το ποσό αυτό είναι ιδιαίτερα υψηλό, ειδικά αν συγκριθεί με τις εκπομπές λεπτόκοκκων σωματιδίων (150 τόνοι τον χρόνο) από όλα τα επιβατικά αυτοκίνητα που υπάρχουν στην Ελλάδα. Στην παρούσα εργασία υπολογίστηκαν οι παράγοντες εκπομπής τόσο σε σωματίδια όσο και σε οργανικές πτητικές ενώσεις. Οι εκπομπές αυτές πρέπει να συμπεριληφθούν στις τράπεζες δεδομένων σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση στην Ευρώπη και στις αντίστοιχες ατμοσφαιρικές προσομοιώσεις. Το φάσμα μάζας του AMS για τα εργαστηριακά πειράματα ήταν παρόμοιο με αυτό που προέκυψε από την ανάλυση των δεδομένων από τις ατμοσφαιρικές μετρήσεις, κάτι που δείχνει την σημασία της καύσης ελαιοκλάδων στην ατμοσφαιρική ρύπανση της Ελλάδας για τους χειμερινούς μήνες.Η πρόσφατη οικονομική κρίση, είχε σαν συνέπεια την στροφή στην χρήση ξύλου για την οικιακή θέρμανση. Από τις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στην Αθήνα κατά τον χειμώνα του 2013, ερευνήθηκαν οι εκπομπές τόσο σε σωματίδια όσο και σε VOCs. Αρωματικές οργανικές πτητικές ενώσεις, όπως το βενζόλιο, το τολουόλιο και τα ξυλόλια, εκπέμπονται από την καύση βιομάζας (30-50%) σε συγκρίσιμα ποσοστά σε σχέση με τις αντίστοιχες εκπομπές από την κίνηση των αυτοκινήτων (40-60%). Επιπλέον, πολλές ενώσεις βιογενούς προέλευσης, που έχουν συσχετιστεί με την παραγωγή σωματιδίων στην ατμόσφαιρα μέσω της οξείδωσής τους, όπως τα μονοτερπένια και το ισοπρένιο, κατά τους χειμερινούς μήνες παράγονται και από τη την καύση βιομάζας για την οικιακή θέρμανση στα αστικά κέντρα.Οι εκπομπές από το μαγείρεμα του φαγητού μπορούν να συνεισφέρουν μέχρι και 30% στο συνολικά μετρούμενο οργανικό αεροζόλ σε αστικές περιοχές. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η συνεισφορά σε οργανικό αεροζόλ αλλά και σε αέριους ρύπους από το ψήσιμο κρέατος. Μέσω πειραμάτων σε θάλαμο προσομοίωσης χαρακτηρίστηκε η σύσταση των εκπομπών από το ψήσιμο χοιρινού κρέατος στα κάρβουνα. Επιπλέον εξετάστηκε η οξείδωση των εκπομπών αυτών είτε με την χρήση ακτινοβολίας UV, είτε με την προσθήκη όζοντος. Από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε αστικά κέντρα τόσο κατά το καλοκαίρι, όσο και κατά το χειμώνα βρέθηκαν φάσματα μάζας τα οποία παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες με τα αντίστοιχα φάσματα των πειραμάτων προσομοίωσης. Το τελευταίο αποτελεί ένδειξη ότι το ψήσιμο του κρέατος αποτελεί σημαντική πηγή σε ατμοσφαιρικά σωματίδια για τις Ελληνικές πόλεις.

Carbon balances in simulated atmospheric reactions: aromatic hydrocarbons

1983 ◽  
Vol 17 (3) ◽  
pp. 183-186 ◽  
Author(s):  
Robert J. O'Brien ◽  
Patrick J. Green ◽  
. Nguyen Ngan Lien ◽  
Richard A. Doty ◽  
Bruce E. Dumdei
Keyword(s):  
Aromatic Hydrocarbons ◽  
Atmospheric Reactions ◽  
Carbon Balances

Atmospheric reactions of propionaldehyde in air mixtures

1967 ◽  
Vol 1 (3) ◽  
pp. 319-325
Author(s):  
A.P. Altshuller ◽  
I.R. Cohen
Keyword(s):  
Atmospheric Reactions

scholarly journals Aerosol microdroplets exhibit a stable pH gradient

2018 ◽  
Vol 115 (28) ◽  
pp. 7272-7277 ◽  
Author(s):  
Haoran Wei ◽  
Eric P. Vejerano ◽  
Weinan Leng ◽  
Qishen Huang ◽  
Marjorie R. Willner ◽  
...  
Keyword(s):  
Atmospheric Chemistry ◽  
Bulk Water ◽  
Bulk Solution ◽  
Spatial Gradient ◽  
Water Interface ◽  
Atmospheric Reactions ◽  
Air Water Interface ◽  
Surface Enhanced Raman ◽  
Enhanced Raman Scattering ◽  
2D And 3D

Suspended aqueous aerosol droplets (<50 µm) are microreactors for many important atmospheric reactions. In droplets and other aquatic environments, pH is arguably the key parameter dictating chemical and biological processes. The nature of the droplet air/water interface has the potential to significantly alter droplet pH relative to bulk water. Historically, it has been challenging to measure the pH of individual droplets because of their inaccessibility to conventional pH probes. In this study, we scanned droplets containing 4-mercaptobenzoic acid–functionalized gold nanoparticle pH nanoprobes by 2D and 3D laser confocal Raman microscopy. Using surface-enhanced Raman scattering, we acquired the pH distribution inside approximately 20-µm-diameter phosphate-buffered aerosol droplets and found that the pH in the core of a droplet is higher than that of bulk solution by up to 3.6 pH units. This finding suggests the accumulation of protons at the air/water interface and is consistent with recent thermodynamic model results. The existence of this pH shift was corroborated by the observation that a catalytic reaction that occurs only under basic conditions (i.e., dimerization of 4-aminothiophenol to produce dimercaptoazobenzene) occurs within the high pH core of a droplet, but not in bulk solution. Our nanoparticle probe enables pH quantification through the cross-section of an aerosol droplet, revealing a spatial gradient that has implications for acid-base–catalyzed atmospheric chemistry.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document