فتوشیمی و اکسیداسیون تروپوسفری

چگونگی تأثیر نور خورشید بر تولید رادیکال‌های واکنش‌پذیر که گازهای کمیاب را در سرتاسر اتمسفر پایینی اکسید کرده و از بین می‌برند.

Definition

فتوشیمی و اکسیداسیون تروپوسفری مجموعه‌ای از واکنش‌های رادیکالی ناشی از نور خورشید است که حذف شیمیایی گازهای کمیاب را در اتمسفر پایینی آغاز و منتشر می‌کنند.

Scope

شامل واکنش‌های فوتولیز که رادیکال‌ها را تولید می‌کنند، تولید رادیکال هیدروکسیل از فوتولیز ازن و بخار آب، زنجیره‌های اکسیداسیون متان و مونوکسید کربن، چرخه رادیکال‌های هیدروپروکسی و پروکسی آلی، و مفهوم ظرفیت خودپاک‌سازی اکسیدکننده اتمسفر است.

Core questions

• رادیکال هیدروکسیل چگونه در تروپوسفر تولید می‌شود؟
• چرا رادیکال هیدروکسیل با وجود غلظت بسیار کم، اکسیدکننده غالب است؟
• زنجیره‌های رادیکالی چگونه طول عمر متان و مونوکسید کربن را کنترل می‌کنند؟

Key theories

زنجیره‌های اکسیداسیون ناشی از هیدروکسیل

فوتولیز ازن اتم‌های اکسیژن برانگیخته تولید می‌کند که با بخار آب واکنش داده و رادیکال هیدروکسیل را تشکیل می‌دهند، که زنجیره‌های رادیکالی را آغاز می‌کند که بیشتر گازهای کمیاب را اکسید می‌کنند.

Mechanisms

نور فرابنفش خورشید ازن را فوتولیز می‌کند تا اکسیژن اتمی برانگیخته تولید کند، که بخشی از آن با بخار آب واکنش داده و دو رادیکال هیدروکسیل را تشکیل می‌دهد. هیدروکسیل به سرعت با مونوکسید کربن، متان و ترکیبات آلی فرار واکنش می‌دهد و رادیکال‌های هیدروپروکسی و پروکسی آلی تولید می‌کند که با اکسید نیتریک واکنش داده و هیدروکسیل را بازیافت می‌کنند و زنجیره اکسیداسیون را پایدار نگه می‌دارند. غلظت هیدروکسیل در حالت پایدار، اگرچه تنها حدود یک میلیون مولکول در هر سانتی‌متر مکعب است، اما طول عمر اتمسفری بیشتر گازهای کمیاب واکنش‌پذیر را تعیین می‌کند.

Clinical relevance

ظرفیت اکسیدکنندگی رادیکال هیدروکسیل تعیین می‌کند که آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای مانند متان چه مدت باقی می‌مانند، که یک کنترل کلیدی بر کیفیت هوا و اقلیم است.

History

محاسبه هیرام لوی در سال ۱۹۷۱ مبنی بر اینکه تروپوسفر پاک غلظت‌های قابل توجهی از رادیکال هیدروکسیل را حفظ می‌کند، بر اساس بینش‌های کروتزن و دیگران، درک مدرن از ظرفیت اکسیدکنندگی اتمسفر را پایه‌گذاری کرد.

Key figures

• Hiram Levy
• Paul Crutzen

Seminal works

• levy1971
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

چرا رادیکال هیدروکسیل را شوینده اتمسفر می‌نامند؟

زیرا با تقریباً تمام گازهای کمیاب واکنش‌پذیر واکنش می‌دهد و تجزیه آن‌ها را آغاز می‌کند، و اتمسفر را از آلاینده‌ها پاک می‌کند، با وجود اینکه تنها به مقدار ناچیز وجود دارد.