Тропосферная фотохимия и окисление

Как солнечный свет стимулирует образование реакционноспособных радикалов, которые окисляют и удаляют следовые газы в нижней атмосфере.

Definition

Тропосферная фотохимия и окисление — это совокупность радикальных реакций, стимулируемых солнечным светом, которые инициируют и поддерживают химическое удаление следовых газов в нижней атмосфере.

Scope

Охватывает реакции фотолиза, генерирующие радикалы, образование гидроксильного радикала из фотолиза озона и водяного пара, цепи окисления метана и монооксида углерода, циклирование гидропероксильных и органических пероксильных радикалов, а также концепцию самоочищающей окислительной способности атмосферы.

Core questions

• Как образуется гидроксильный радикал в тропосфере?
• Почему гидроксильный радикал является доминирующим окислителем, несмотря на его ничтожную концентрацию?
• Как радикальные цепи контролируют время жизни метана и монооксида углерода?

Key theories

Цепи окисления, управляемые гидроксилом

Фотолиз озона дает возбужденные атомы кислорода, которые реагируют с водяным паром, образуя гидроксильный радикал, который инициирует радикальные цепи, окисляющие большинство следовых газов.

Mechanisms

Ультрафиолетовый солнечный свет фотолизирует озон, образуя возбужденный атомарный кислород, часть которого реагирует с водяным паром, образуя два гидроксильных радикала. Гидроксил быстро реагирует с монооксидом углерода, метаном и летучими органическими соединениями, образуя гидропероксильные и органические пероксильные радикалы, которые реагируют с оксидом азота и рециклируют гидроксил, поддерживая окислительную цепь. Стационарная концентрация гидроксила, хотя и составляет всего около миллиона молекул на кубический сантиметр, определяет атмосферные времена жизни большинства реакционноспособных следовых газов.

Clinical relevance

Окислительная способность гидроксильного радикала определяет, как долго сохраняются загрязнители и парниковые газы, такие как метан, что является ключевым фактором контроля качества воздуха и климата.

History

Расчет Хирама Леви 1971 года о том, что чистая тропосфера поддерживает значительные концентрации гидроксильного радикала, основанный на выводах Крутцена и других, заложил современное понимание окислительной способности атмосферы.

Key figures

• Hiram Levy
• Paul Crutzen

Seminal works

• levy1971
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Почему гидроксильный радикал называют «моющим средством атмосферы»?

Потому что он реагирует и инициирует распад почти всех реакционноспособных следовых газов, очищая атмосферу от загрязнителей, несмотря на то, что присутствует лишь в следовых количествах.