成層圏化学とオゾン

成層圏オゾン層を生成および破壊する化学反応、およびオゾン層破壊の原因となる触媒サイクルについて。

Definition

成層圏化学とオゾンは、成層圏におけるオゾンおよび関連種の存在量を支配する反応の研究であり、成層圏のオゾン層は地表を紫外線から保護しています。

Scope

この分野は、チャップマン機構によって記述される成層圏オゾンの光化学的生成と破壊、水素、窒素、塩素、臭素種を含む触媒サイクル、ハロゲン化供給ガスの役割、極成層圏雲上での不均一化学、および国際規制下での春季極域オゾンホールの形成とその回復を対象としています。

Sub-topics

• ハロゲンと触媒的オゾン損失サイクル
• 極域オゾン層破壊
• 成層圏オゾン光化学

Core questions

• 成層圏オゾン層はどのように形成され、維持されているのでしょうか？
• どの触媒サイクルがオゾンを破壊し、なぜそれらは非常に効率的なのでしょうか？
• 極域オゾンホールは何が原因で、オゾン層はどのように回復しているのでしょうか？

Key theories

チャップマン機構

オゾン層の存在を説明するが、その存在量を過大評価する、オゾンを生成および破壊する酸素のみの光化学反応のセット。

触媒的オゾン破壊

水素、窒素、特にハロゲン種からの微量ラジカルが触媒的にオゾンを破壊し、クロロフルオロカーボン（CFC）からの塩素が主要な人為的脅威として特定されています。

Mechanisms

紫外線の太陽光は分子状酸素を分解し、その原子が酸素と結合してオゾンを形成します。生成と光分解のチャップマンサイクルは、オゾンの基準存在量を設定します。実際のオゾンレベルは、ヒドロキシル、一酸化窒素、塩素、臭素ラジカルを含む触媒サイクルが消費されることなくオゾンを破壊するため、より低くなります。長寿命のハロゲン化供給ガスは、塩素と臭素を成層圏に運び、そこで光分解によって触媒が放出され、極成層圏雲上での不均一反応によってそれらが活性化され、深刻な季節的破壊を引き起こします。

Clinical relevance

成層圏オゾンは有害な紫外線を吸収するため、その化学を理解することはモントリオール議定書を支え、オゾン層回復の評価を導き続けています。

History

チャップマンは1930年に酸素のみのオゾン機構を提唱しました。クルッツェン、モリーナ、ローランドは1970年代に窒素酸化物とクロロフルオロカーボン（CFC）の触媒的役割を明らかにしました。この業績は1995年のノーベル化学賞で認められ、1985年の南極オゾンホールの発見はモントリオール議定書を促進しました。

Key figures

• Mario Molina
• F. Sherwood Rowland
• Paul Crutzen
• Susan Solomon

Seminal works

• molina1974
• brasseur2005

Frequently asked questions

オゾンホールは回復していますか？

はい。モントリオール議定書によるオゾン層破壊物質の段階的廃止後、成層圏の塩素と臭素は減少しており、観測結果はオゾン層がゆっくりと回復していることを示しています。