Chimie stratosphérique et ozone
La chimie qui crée et détruit la couche d'ozone stratosphérique, y compris les cycles catalytiques responsables de l'appauvrissement de l'ozone.
Definition
La chimie stratosphérique et l'ozone est l'étude des réactions régissant l'abondance de l'ozone et des espèces apparentées dans la stratosphère, où la couche d'ozone protège la surface du rayonnement ultraviolet.
Scope
Ce domaine couvre la formation et la destruction photochimiques de l'ozone stratosphérique décrites par le mécanisme de Chapman, les cycles catalytiques impliquant des espèces d'hydrogène, d'azote, de chlore et de brome, le rôle des gaz sources halogénés, la chimie hétérogène sur les nuages stratosphériques polaires, ainsi que les trous d'ozone polaires printaniers et leur rétablissement sous réglementation internationale.
Sub-topics
Core questions
- Comment la couche d'ozone stratosphérique est-elle formée et maintenue ?
- Quels cycles catalytiques détruisent l'ozone, et pourquoi sont-ils si efficaces ?
- Qu'est-ce qui a causé les trous d'ozone polaires et comment la couche se rétablit-elle ?
Key theories
- Mécanisme de Chapman
- Un ensemble de réactions photochimiques basées uniquement sur l'oxygène qui produisent et détruisent l'ozone, expliquant l'existence de la couche d'ozone bien qu'elles surestiment son abondance.
- Destruction catalytique de l'ozone
- Des radicaux traces provenant d'espèces d'hydrogène, d'azote et surtout d'halogènes détruisent catalytiquement l'ozone, le chlore des chlorofluorocarbones étant identifié comme une menace anthropique majeure.
Mechanisms
La lumière ultraviolette du soleil scinde l'oxygène moléculaire, et les atomes se combinent avec l'oxygène pour former de l'ozone ; le cycle de Chapman de formation et de photolyse établit une abondance d'ozone de référence. Les niveaux réels d'ozone sont inférieurs car des cycles catalytiques impliquant des radicaux hydroxyle, d'oxyde nitrique, de chlore et de brome détruisent l'ozone sans être consommés. Les gaz sources halogénés à longue durée de vie transportent le chlore et le brome vers la stratosphère, où la photolyse libère les catalyseurs, et les réactions hétérogènes sur les nuages stratosphériques polaires les activent pour produire un appauvrissement saisonnier sévère.
Clinical relevance
L'ozone stratosphérique absorbe les rayonnements ultraviolets nocifs ; la compréhension de sa chimie a donc étayé le Protocole de Montréal et continue de guider l'évaluation du rétablissement de la couche d'ozone.
History
Chapman a proposé le mécanisme de l'ozone basé uniquement sur l'oxygène en 1930 ; Crutzen, Molina et Rowland ont révélé les rôles catalytiques des oxydes d'azote et des chlorofluorocarbones dans les années 1970, un travail récompensé par le prix Nobel de chimie en 1995, et la découverte en 1985 du trou d'ozone antarctique a stimulé le Protocole de Montréal.
Key figures
- Mario Molina
- F. Sherwood Rowland
- Paul Crutzen
- Susan Solomon
Related topics
Seminal works
- molina1974
- brasseur2005
Frequently asked questions
- Le trou d'ozone est-il en voie de rétablissement ?
- Oui. Suite à l'élimination progressive des substances appauvrissant la couche d'ozone par le Protocole de Montréal, le chlore et le brome stratosphériques diminuent et les observations indiquent que la couche d'ozone se rétablit lentement.