Stratosphärenchemie und Ozon
Die Chemie, die die stratosphärische Ozonschicht erzeugt und zerstört, einschließlich der katalytischen Zyklen, die für den Ozonabbau verantwortlich sind.
Definition
Stratosphärenchemie und Ozon ist die Untersuchung der Reaktionen, die die Häufigkeit von Ozon und verwandten Spezies in der Stratosphäre bestimmen, wo die Ozonschicht die Oberfläche vor ultravioletter Strahlung schützt.
Scope
Dieser Bereich umfasst die photochemische Bildung und Zerstörung von stratosphärischem Ozon, beschrieben durch den Chapman-Mechanismus, die katalytischen Zyklen unter Beteiligung von Wasserstoff-, Stickstoff-, Chlor- und Bromspezies, die Rolle halogenierter Quellgase, die heterogene Chemie auf polaren Stratosphärenwolken sowie die polaren Ozonlöcher im Frühling und deren Erholung unter internationaler Regulierung.
Sub-topics
Core questions
- Wie wird die stratosphärische Ozonschicht gebildet und aufrechterhalten?
- Welche katalytischen Zyklen zerstören Ozon, und warum sind sie so effizient?
- Was verursachte die polaren Ozonlöcher und wie erholt sich die Schicht?
Key theories
- Chapman-Mechanismus
- Eine Reihe von photochemischen Reaktionen, die nur Sauerstoff betreffen und Ozon produzieren und zerstören, wodurch die Existenz der Ozonschicht erklärt wird, obwohl ihre Häufigkeit überschätzt wird.
- Katalytischer Ozonabbau
- Spurenradikale aus Wasserstoff-, Stickstoff- und insbesondere Halogenspezies zerstören Ozon katalytisch, wobei Chlor aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen als eine große anthropogene Bedrohung identifiziert wurde.
Mechanisms
Ultraviolettes Sonnenlicht spaltet molekularen Sauerstoff, und die Atome verbinden sich mit Sauerstoff zu Ozon; der Chapman-Zyklus aus Bildung und Photolyse legt eine Grundkonzentration an Ozon fest. Die tatsächlichen Ozonwerte sind niedriger, da katalytische Zyklen unter Beteiligung von Hydroxyl-, Stickoxid-, Chlor- und Bromradikalen Ozon zerstören, ohne dabei verbraucht zu werden. Langlebige halogenierte Quellgase transportieren Chlor und Brom in die Stratosphäre, wo die Photolyse die Katalysatoren freisetzt und heterogene Reaktionen auf polaren Stratosphärenwolken diese aktivieren, um einen starken saisonalen Abbau zu bewirken.
Clinical relevance
Stratosphärisches Ozon absorbiert schädliche ultraviolette Strahlung, daher bildete das Verständnis seiner Chemie die Grundlage für das Montrealer Protokoll und leitet weiterhin die Bewertung der Erholung der Ozonschicht.
History
Chapman schlug 1930 den reinen Sauerstoff-Ozon-Mechanismus vor; Crutzen, Molina und Rowland enthüllten in den 1970er Jahren die katalytischen Rollen von Stickoxiden und Fluorchlorkohlenwasserstoffen, eine Arbeit, die 1995 mit dem Nobelpreis für Chemie gewürdigt wurde, und die Entdeckung des antarktischen Ozonlochs im Jahr 1985 führte zum Montrealer Protokoll.
Key figures
- Mario Molina
- F. Sherwood Rowland
- Paul Crutzen
- Susan Solomon
Related topics
Seminal works
- molina1974
- brasseur2005
Frequently asked questions
- Erholt sich das Ozonloch?
- Ja. Nach dem Ausstieg aus ozonschädigenden Substanzen gemäß dem Montrealer Protokoll nehmen stratosphärisches Chlor und Brom ab, und Beobachtungen deuten darauf hin, dass sich die Ozonschicht langsam erholt.