Химия стратосферы и озон
Химические процессы, которые создают и разрушают стратосферный озоновый слой, включая каталитические циклы, ответственные за истощение озона.
Definition
Химия стратосферы и озон — это изучение реакций, регулирующих содержание озона и связанных с ним веществ в стратосфере, где озоновый слой защищает поверхность от ультрафиолетового излучения.
Scope
Эта область охватывает фотохимическое образование и разрушение стратосферного озона, описываемое механизмом Чепмена, каталитические циклы с участием водородных, азотных, хлорных и бромных соединений, роль галогенированных исходных газов, гетерогенную химию на полярных стратосферных облаках, а также весенние полярные озоновые дыры и их восстановление в рамках международного регулирования.
Sub-topics
Core questions
- Как образуется и поддерживается стратосферный озоновый слой?
- Какие каталитические циклы разрушают озон и почему они так эффективны?
- Что вызвало полярные озоновые дыры и как восстанавливается слой?
Key theories
- Механизм Чепмена
- Набор фотохимических реакций, основанных только на кислороде, которые производят и разрушают озон, объясняя существование озонового слоя, хотя и переоценивая его содержание.
- Каталитическое разрушение озона
- Следовые радикалы водорода, азота и особенно галогенных соединений каталитически разрушают озон, при этом хлор из хлорфторуглеродов был идентифицирован как основная антропогенная угроза.
Mechanisms
Ультрафиолетовый солнечный свет расщепляет молекулярный кислород, и атомы соединяются с кислородом, образуя озон; цикл Чепмена, включающий образование и фотолиз, устанавливает базовое содержание озона. Фактические уровни озона ниже, потому что каталитические циклы с участием гидроксильных, оксида азота, хлорных и бромных радикалов разрушают озон, не расходуясь. Долгоживущие галогенированные исходные газы переносят хлор и бром в стратосферу, где фотолиз высвобождает катализаторы, а гетерогенные реакции на полярных стратосферных облаках активируют их, вызывая сильное сезонное истощение.
Clinical relevance
Стратосферный озон поглощает вредное ультрафиолетовое излучение, поэтому понимание его химии легло в основу Монреальского протокола и продолжает направлять оценку восстановления озонового слоя.
History
Чепмен предложил механизм озона, основанный только на кислороде, в 1930 году; Крутцен, Молина и Роуленд выявили каталитическую роль оксидов азота и хлорфторуглеродов в 1970-х годах, работа, отмеченная Нобелевской премией по химии 1995 года, а открытие антарктической озоновой дыры в 1985 году стимулировало принятие Монреальского протокола.
Key figures
- Mario Molina
- F. Sherwood Rowland
- Paul Crutzen
- Susan Solomon
Related topics
Seminal works
- molina1974
- brasseur2005
Frequently asked questions
- Восстанавливается ли озоновая дыра?
- Да. После поэтапного отказа от озоноразрушающих веществ в соответствии с Монреальским протоколом, содержание стратосферного хлора и брома снижается, и наблюдения показывают, что озоновый слой медленно восстанавливается.