Kimia atmosfer

Sejarah

Orang Yunani kuno menganggap udara sebagai salah satu dari empat elemen. Studi ilmiah pertama tentang komposisi atmosfer dimulai pada abad ke-18. Ahli kimia seperti Joseph Priestley, Antoine Lavoisier dan Henry Cavendish melakukan pengukuran pertama komposisi atmosfer.

Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20 minat bergeser ke arah jejak konstituen dengan konsentrasi yang sangat kecil. Salah satu penemuan penting untuk kimia atmosfer adalah penemuan ozon oleh Christian Friedrich Schönbein pada tahun 1840.

Konsentrasi gas-gas di atmosfer telah berubah dari waktu ke waktu dan begitu juga proses kimiawi yang membuat dan menghancurkan senyawa di udara. Dua contoh penting dari hal ini adalah penjelasan oleh Sydney Chapman dan Gordon Dobson tentang bagaimana lapisan ozon dibuat dan dipertahankan, dan penjelasan tentang kabut asap fotokimia oleh Arie Jan Haagen-Smit. Studi lebih lanjut tentang masalah ozon menghasilkan penghargaan Hadiah Nobel Kimia 1995 yang dibagi antara Paul Crutzen, Mario Molina dan Frank Sherwood Rowland.

Pada abad ke-21, fokusnya sekarang bergeser lagi. Kimia atmosfer semakin dipelajari sebagai salah satu bagian dari sistem Bumi. Sebelumnya, para ilmuwan fokus pada kimia atmosfer secara terpisah. Sekarang, para ilmuwan mempelajari kimia atmosfer sebagai salah satu bagian dari satu sistem dengan atmosfer, biosfer, dan geosfer lainnya. Alasan untuk ini adalah hubungan antara kimia dan iklim. Misalnya, perubahan iklim dan pemulihan lubang ozon saling mempengaruhi. Juga, komposisi atmosfer berinteraksi dengan lautan dan ekosistem terestrial.

Metodologi

Pengamatan, pengukuran laboratorium, dan pemodelan adalah tiga elemen sentral dalam kimia atmosfer. Ketiga metode tersebut digunakan bersama. Misalnya, pengamatan dapat memberi tahu bahwa lebih banyak senyawa kimia ada daripada yang diperkirakan sebelumnya. Ini akan merangsang pemodelan baru dan studi laboratorium yang akan meningkatkan pemahaman ilmiah ke titik di mana pengamatan dapat dijelaskan.

Pengamatan

Pengamatan kimia atmosfer itu penting. Ilmuwan mencatat data tentang komposisi kimia udara dari waktu ke waktu untuk melihat adanya perubahan. Salah satu contohnya adalah Kurva Keeling - serangkaian pengukuran dari tahun 1958 hingga saat ini yang menunjukkan peningkatan yang stabil dalam konsentrasi karbon dioksida. Pengamatan kimia atmosfer dilakukan di observatorium seperti yang ada di Mauna Loa dan pada platform bergerak seperti pesawat terbang, kapal dan balon. Pengamatan komposisi atmosfer semakin banyak dilakukan oleh satelit yang memberikan gambaran global tentang polusi udara dan kimia. Pengamatan permukaan memiliki keuntungan bahwa mereka menyediakan catatan jangka panjang pada resolusi waktu yang tinggi tetapi menyediakan data dari ruang vertikal dan horizontal yang terbatas. Beberapa instrumen berbasis permukaan seperti LIDAR dapat memberikan profil konsentrasi senyawa kimia dan aerosol tetapi masih terbatas pada wilayah horisontal yang dicakupnya. Banyak pengamatan yang dibagikan secara on-line.

Pengukuran laboratorium

Pengukuran yang dilakukan di laboratorium sangat penting bagi pemahaman kita tentang sumber dan penyerap polutan dan senyawa yang ditemukan di alam. Studi laboratorium memberi tahu gas mana yang bereaksi satu sama lain dan seberapa cepat mereka bereaksi. Para ilmuwan mengukur reaksi dalam fase gas, di permukaan dan di dalam air. Para ilmuwan juga mempelajari fotokimia yang mengukur seberapa cepat molekul-molekul terpecah oleh sinar matahari dan apa produknya. Para ilmuwan juga mempelajari data termodinamika seperti koefisien hukum Henry.