Troposphärenchemie

Die Troposphärenchemie beschreibt die Oxidationszyklen und Radikalreaktionen, die Spurengase in der untersten Schicht der Atmosphäre verarbeiten, wo Wetter und die meisten Umweltverschmutzungen auftreten.

Definition

Die Chemie von Spurengasen und Aerosolen in der Troposphäre, dominiert von der tagsüber stattfindenden radikalischen Oxidation, die durch das Hydroxylradikal initiiert wird.

Scope

Dieses Thema behandelt die photochemische Oxidation von flüchtigen organischen Verbindungen, Kohlenmonoxid, Schwefel- und Stickstoffspezies in der Troposphäre, wobei der Hydroxylradikal-Zyklus und die Bildung von Ozon und sekundärem organischem Aerosol im Mittelpunkt stehen. Es umfasst sowohl die Chemie in sauberer Hintergrundatmosphäre als auch in verschmutzten Umgebungen.

Core questions

• Wie steuert das Hydroxylradikal die Lebensdauer von Spurengasen?
• Was bestimmt, ob NOx zur Ozonproduktion oder zum Ozonabbau führt?
• Wie werden sekundäre organische Aerosole aus gasförmigen Vorläufern gebildet?
• Welche Rolle spielt die nächtliche NO3-Chemie?

Key theories

HOx-NOx-VOC-Oxidationszyklus

Die troposphärische Ozonproduktion resultiert aus dem gekoppelten Zyklus von HOx- und NOx-Radikalen während der OH-initiierten Oxidation flüchtiger organischer Verbindungen, wobei das Ergebnis von der relativen Häufigkeit von NOx und reaktivem Kohlenstoff abhängt.

Mechanisms

OH initiiert die Oxidation von Kohlenwasserstoffen und CO, wodurch Peroxyradikale gebildet werden, die NO in NO2 umwandeln; die Photolyse von NO2 erzeugt Ozon. NO3-Radikale bieten einen analogen nächtlichen Oxidationspfad, und die partielle Oxidation größerer organischer Verbindungen erzeugt schwerflüchtige Produkte, die zu sekundärem organischem Aerosol kondensieren.

Clinical relevance

Die Troposphärenchemie steuert bodennahes Ozon und Feinstaub, die beiden Schadstoffe, die für Luftqualitätsstandards und die Exposition von Ökosystemen am folgenreichsten sind.

History

Die Erkenntnis in den 1970er Jahren, dass OH und nicht die direkte Photolyse die troposphärische Oxidation steuert, hat die Wissenschaft der Luftqualität neu ausgerichtet und den globalen Abbau von Methan und anderen reduzierten Gasen erklärt.

Seminal works

• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

Ist troposphärisches Ozon dasselbe wie die Ozonschicht?

Nein. Stratosphärisches Ozon schirmt die Oberfläche vor ultravioletter Strahlung ab, während troposphärisches Ozon ein bodennaher Schadstoff und Treibhausgas ist, das aus Emissionen entsteht.