كيمياء الأوزون في الستراتوسفير
تشرح كيمياء الأوزون في الستراتوسفير كيفية تشكل طبقة الأوزون، وكيفية تنظيمها طبيعيًا، وكيفية استنزافها بواسطة الدورات التحفيزية التي تشمل أنواع الكلور والبروم والنيتروجين.
Definition
الكيمياء الضوئية للأوزون في الستراتوسفير، بما في ذلك تكوينه من الأكسجين الجزيئي وتدميره التحفيزي بواسطة أنواع الجذور الحرة النزرة.
Scope
يغطي هذا الموضوع آلية تشابمان لتكوين الأوزون، ودورات HOx و NOx و ClOx و BrOx التحفيزية التي تدمر الأوزون، والكيمياء غير المتجانسة على السحب الستراتوسفيرية القطبية التي تنتج ثقب الأوزون، ودور المواد المستنفدة للأوزون وتنظيمها.
Core questions
- كيف يتم إنتاج الأوزون وتدميره في الستراتوسفير غير المضطرب؟
- لماذا تدمر جذور الكلور والبروم الأوزون تحفيزيًا؟
- ما الذي يجعل ثقب الأوزون في أنتاركتيكا موسميًا وشديدًا إلى هذا الحد؟
- ما هي المواد التي تهيمن الآن على استنفاد الأوزون مع انخفاض الهالوكربونات المنظمة؟
Key theories
- دورة تشابمان
- يتكون الأوزون عن طريق التحلل الضوئي للأكسجين الجزيئي يليه إعادة التركيب، ويتم تدميره عن طريق التحلل الضوئي والتفاعل مع الأكسجين الذري، مما يحدد ملفًا طبيعيًا للأوزون في حالة مستقرة.
- التدمير التحفيزي للأوزون بواسطة الهالوجين
- تدمر جذور الكلور والبروم المنبعثة من الهالوكربونات الأوزون تحفيزيًا، مع التنشيط غير المتجانس على السحب الستراتوسفيرية القطبية الذي يفسر ثقب الأوزون في أنتاركتيكا في فصل الربيع.
Mechanisms
تعيد الدورات التحفيزية توليد الجذور الحرة المدمرة، لذا فإن مخزونًا صغيرًا من الكلور أو البروم يدمر العديد من جزيئات الأوزون. في الشتاء القطبي، تحول التفاعلات على جزيئات السحب الأنواع الخاملة المخزنة إلى أشكال نشطة ضوئيًا، والتي عند شروق الشمس تؤدي إلى فقدان سريع للأوزون بواسطة ثنائي أكسيد الكلور (ClO-dimer).
Clinical relevance
أثرت الكيمياء بشكل مباشر على بروتوكول مونتريال، الذي أوقف تدريجيًا المواد الرئيسية المستنفدة للأوزون. ومع انخفاض تلك المواد، أصبح أكسيد النيتروز هو الانبعاث المهيمن المتبقي المستنفد للأوزون، مما يربط حماية الأوزون بالزراعة والسياسة المناخية.
History
أسس كروتزن ومولينا ورولاند نظرية الاستنفاد التحفيزي في السبعينيات، وأكدها الكشف غير المتوقع عن ثقب الأوزون في أنتاركتيكا عام 1985 ووسعها من خلال الكيمياء غير المتجانسة القطبية، مما أكسبهم جائزة نوبل عام 1995.
Key figures
- Sydney Chapman
- Paul J. Crutzen
- Mario J. Molina
- F. Sherwood Rowland
Related topics
Seminal works
- farman1985
- ravishankara2009
- finlaysonPitts2000
Frequently asked questions
- هل يتعافى ثقب الأوزون؟
- تشير الملاحظات إلى تعافٍ تدريجي بعد التخلص التدريجي من المواد المستنفدة للأوزون بموجب بروتوكول مونتريال، على الرغم من أن الشفاء الكامل يتوقع أن يستغرق عقودًا.