成層圏オゾン化学

成層圏オゾン化学は、オゾン層がどのように形成され、自然に調節され、塩素、臭素、窒素種を含む触媒サイクルによってどのように破壊されるかを説明するものです。

Definition

成層圏におけるオゾンの光化学。これには、分子状酸素からのオゾン生成と、微量ラジカル種による触媒的破壊が含まれます。

Scope

このトピックでは、オゾン生成のチャップマン機構、オゾンを破壊する触媒的なHOx、NOx、ClOx、BrOxサイクル、オゾンホールを生成する極成層圏雲上での不均一化学、およびオゾン層破壊物質とその規制の役割について扱います。

Core questions

• 未撹乱の成層圏では、オゾンはどのように生成され、破壊されるのでしょうか？
• なぜ塩素および臭素ラジカルはオゾンを触媒的に破壊するのでしょうか？
• 南極オゾンホールが季節的で非常に深刻なのはなぜでしょうか？
• 規制対象のハロカーボンが減少するにつれて、現在オゾン破壊を支配している物質は何でしょうか？

Key theories

チャップマンサイクル

オゾンは分子状酸素の光分解とその後の再結合によって生成され、光分解と原子状酸素との反応によって破壊され、自然な定常状態のオゾンプロファイルを確立します。

触媒的ハロゲンオゾン破壊

ハロカーボンから放出される塩素および臭素ラジカルはオゾンを触媒的に破壊し、極成層圏雲上での不均一活性化が春季の南極オゾンホールを説明します。

Mechanisms

触媒サイクルは破壊的なラジカルを再生するため、少量の塩素または臭素が多数のオゾン分子を破壊します。極地の冬には、雲粒子上での反応により、不活性な貯蔵種が光分解活性型に変換され、日の出とともに急速なClO二量体によるオゾン損失を引き起こします。

Clinical relevance

この化学は、主要なオゾン層破壊物質を段階的に廃止したモントリオール議定書に直接的な情報を提供しました。これらの物質が減少するにつれて、亜酸化窒素が残された主要なオゾン層破壊排出物となり、オゾン保護を農業および気候政策と結びつけています。

History

クルッツェン、モリーナ、ローランドは1970年代に触媒的破壊理論を確立し、1985年の南極オゾンホールの予期せぬ発見は、極地の不均一化学を通じてそれを確認し拡張し、1995年のノーベル賞受賞につながりました。

Key figures

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

Seminal works

• farman1985
• ravishankara2009
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

オゾンホールは回復していますか？

観測によると、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、徐々に回復していることが示されていますが、完全な回復には数十年かかると予想されています。