Fotoquímica e Oxidação Troposférica

Como a luz solar impulsiona a produção de radicais reativos que oxidam e removem gases-traço em toda a baixa atmosfera.

Definition

A fotoquímica e oxidação troposférica é o conjunto de reações radicais impulsionadas pela luz solar que iniciam e propagam a remoção química de gases-traço na baixa atmosfera.

Scope

Abrange as reações de fotólise que geram radicais, a produção do radical hidroxila a partir da fotólise do ozono e do vapor de água, as cadeias de oxidação do metano e do monóxido de carbono, o ciclo dos radicais hidroperoxila e peroxila orgânicos, e o conceito da capacidade oxidante de autolimpeza da atmosfera.

Core questions

• Como o radical hidroxila é produzido na troposfera?
• Por que o radical hidroxila é o oxidante dominante apesar de sua concentração minúscula?
• Como as cadeias de radicais controlam as vidas do metano e do monóxido de carbono?

Key theories

Cadeias de oxidação impulsionadas por hidroxila

A fotólise do ozono produz átomos de oxigénio excitados que reagem com o vapor de água para formar o radical hidroxila, que inicia cadeias de radicais que oxidam a maioria dos gases-traço.

Mechanisms

A luz solar ultravioleta fotolisa o ozono para produzir oxigénio atómico excitado, uma fração do qual reage com o vapor de água para formar dois radicais hidroxila. O hidroxila reage rapidamente com o monóxido de carbono, metano e compostos orgânicos voláteis, produzindo radicais hidroperoxila e peroxila orgânicos que reagem com o óxido nítrico e reciclam o hidroxila, sustentando a cadeia oxidante. A concentração de hidroxila em estado estacionário, embora seja de apenas cerca de um milhão de moléculas por centímetro cúbico, define as vidas atmosféricas da maioria dos gases-traço reativos.

Clinical relevance

A capacidade oxidante do radical hidroxila determina por quanto tempo persistem poluentes e gases de efeito estufa, como o metano, um controlo fundamental na qualidade do ar e no clima.

History

O cálculo de Hiram Levy em 1971 de que a troposfera limpa sustenta concentrações substanciais de radicais hidroxila, com base em insights de Crutzen e outros, estabeleceu a compreensão moderna da capacidade oxidante da atmosfera.

Key figures

• Hiram Levy
• Paul Crutzen

Seminal works

• levy1971
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Por que o radical hidroxila é chamado de detergente da atmosfera?

Porque reage e inicia a quebra de quase todos os gases-traço reativos, limpando a atmosfera de poluentes, apesar de estar presente apenas em quantidades vestigiais.