Chimie de l'ozone stratosphérique

La chimie de l'ozone stratosphérique explique comment la couche d'ozone se forme, est naturellement régulée et est appauvrie par des cycles catalytiques impliquant des espèces de chlore, de brome et d'azote.

Definition

La photochimie de l'ozone dans la stratosphère, incluant sa formation à partir de l'oxygène moléculaire et sa destruction catalytique par des espèces radicalaires traces.

Scope

Ce sujet couvre le mécanisme de Chapman pour la formation de l'ozone, les cycles catalytiques HOx, NOx, ClOx et BrOx qui détruisent l'ozone, la chimie hétérogène sur les nuages stratosphériques polaires qui produit le trou d'ozone, et le rôle des substances appauvrissant la couche d'ozone ainsi que leur régulation.

Core questions

• Comment l'ozone est-il produit et détruit dans la stratosphère non perturbée ?
• Pourquoi les radicaux de chlore et de brome détruisent-ils l'ozone de manière catalytique ?
• Qu'est-ce qui rend le trou d'ozone antarctique saisonnier et si grave ?
• Quelles substances dominent désormais l'appauvrissement de l'ozone à mesure que les halocarbures réglementés diminuent ?

Key theories

Cycle de Chapman

L'ozone est formé par photolyse de l'oxygène moléculaire suivie d'une recombinaison, et est détruit par photolyse et réaction avec l'oxygène atomique, établissant ainsi un profil d'ozone naturel à l'état stationnaire.

Destruction catalytique de l'ozone par les halogènes

Les radicaux de chlore et de brome libérés par les halocarbures détruisent catalytiquement l'ozone, l'activation hétérogène sur les nuages stratosphériques polaires expliquant le trou d'ozone antarctique printanier.

Mechanisms

Les cycles catalytiques régénèrent le radical destructeur, de sorte qu'un petit réservoir de chlore ou de brome détruit de nombreuses molécules d'ozone. En hiver polaire, les réactions sur les particules nuageuses convertissent les espèces réservoirs inertes en formes photo-active, qui, au lever du soleil, entraînent une perte rapide d'ozone par le dimère de ClO.

Clinical relevance

Cette chimie a directement éclairé le Protocole de Montréal, qui a éliminé progressivement les principales substances appauvrissant la couche d'ozone. Avec le déclin de ces substances, l'oxyde nitreux est devenu l'émission dominante restante appauvrissant l'ozone, reliant ainsi la protection de l'ozone à l'agriculture et à la politique climatique.

History

Crutzen, Molina et Rowland ont établi la théorie de l'appauvrissement catalytique dans les années 1970, et la détection inattendue du trou d'ozone antarctique en 1985 l'a confirmée et étendue grâce à la chimie hétérogène polaire, leur valant un prix Nobel en 1995.

Key figures

• Sydney Chapman
• Paul J. Crutzen
• Mario J. Molina
• F. Sherwood Rowland

Seminal works

• farman1985
• ravishankara2009
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

Le trou d'ozone est-il en voie de guérison ?

Les observations indiquent une récupération progressive suite à l'élimination progressive des substances appauvrissant la couche d'ozone par le Protocole de Montréal, bien qu'une guérison complète devrait prendre des décennies.