شیمی استراتوسفری و ازن
شیمی که لایه ازن استراتوسفری را ایجاد و تخریب میکند، شامل چرخههای کاتالیزوری مسئول تخریب ازن.
Definition
شیمی استراتوسفری و ازن، مطالعه واکنشهایی است که فراوانی ازن و گونههای مرتبط در استراتوسفر را کنترل میکنند، جایی که لایه ازن سطح زمین را از تابش فرابنفش محافظت میکند.
Scope
این حوزه شامل تشکیل و تخریب فوتوشیمیایی ازن استراتوسفری که توسط مکانیسم چپمن توصیف شده است، چرخههای کاتالیزوری شامل گونههای هیدروژن، نیتروژن، کلر و برم، نقش گازهای منبع هالوژنه، شیمی ناهمگن بر روی ابرهای استراتوسفری قطبی، و سوراخهای ازن قطبی بهاری و ترمیم آنها تحت مقررات بینالمللی میشود.
Sub-topics
Core questions
- لایه ازن استراتوسفری چگونه تشکیل و حفظ میشود؟
- کدام چرخههای کاتالیزوری ازن را تخریب میکنند و چرا اینقدر کارآمد هستند؟
- چه چیزی باعث سوراخهای ازن قطبی شد و لایه ازن چگونه در حال ترمیم است؟
Key theories
- مکانیسم چپمن
- مجموعهای از واکنشهای فوتوشیمیایی فقط-اکسیژن که ازن را تولید و تخریب میکنند، وجود لایه ازن را توضیح میدهد، اگرچه فراوانی آن را بیش از حد پیشبینی میکند.
- تخریب کاتالیزوری ازن
- رادیکالهای کمیاب از هیدروژن، نیتروژن و به ویژه گونههای هالوژن به صورت کاتالیزوری ازن را تخریب میکنند، با کلر حاصل از کلروفلوئوروکربنها که به عنوان یک تهدید عمده انسانی شناسایی شده است.
Mechanisms
نور خورشید فرابنفش، اکسیژن مولکولی را تجزیه میکند و اتمها با اکسیژن ترکیب شده و ازن را تشکیل میدهند؛ چرخه چپمن از تشکیل و فوتولیز، فراوانی پایه ازن را تعیین میکند. سطوح واقعی ازن پایینتر است زیرا چرخههای کاتالیزوری شامل رادیکالهای هیدروکسیل، اکسید نیتریک، کلر و برم، ازن را بدون مصرف شدن از بین میبرند. گازهای منبع هالوژنه با عمر طولانی، کلر و برم را به استراتوسفر منتقل میکنند، جایی که فوتولیز کاتالیزورها را آزاد میکند و واکنشهای ناهمگن بر روی ابرهای استراتوسفری قطبی آنها را فعال کرده و تخریب فصلی شدید را ایجاد میکنند.
Clinical relevance
ازن استراتوسفری تابش مضر فرابنفش را جذب میکند، بنابراین درک شیمی آن زیربنای پروتکل مونترال بود و همچنان راهنمای ارزیابی ترمیم لایه ازن است.
History
چپمن مکانیسم ازن فقط-اکسیژن را در سال ۱۹۳۰ پیشنهاد کرد؛ کروتزن، مولینا و رولند نقشهای کاتالیزوری اکسیدهای نیتروژن و کلروفلوئوروکربنها را در دهه ۱۹۷۰ آشکار کردند، کاری که با جایزه نوبل شیمی در سال ۱۹۹۵ به رسمیت شناخته شد، و کشف سوراخ ازن قطب جنوب در سال ۱۹۸۵ پروتکل مونترال را تحریک کرد.
Key figures
- Mario Molina
- F. Sherwood Rowland
- Paul Crutzen
- Susan Solomon
Related topics
Seminal works
- molina1974
- brasseur2005
Frequently asked questions
- آیا سوراخ ازن در حال ترمیم است؟
- بله. پس از حذف تدریجی مواد تخریبکننده ازن توسط پروتکل مونترال، کلر و برم استراتوسفری در حال کاهش هستند و مشاهدات نشان میدهد که لایه ازن به آرامی در حال ترمیم است.