Hóa học tầng bình lưu và Ôzôn
Hóa học tạo ra và phá hủy tầng ôzôn bình lưu, bao gồm các chu trình xúc tác chịu trách nhiệm làm suy giảm ôzôn.
Definition
Hóa học tầng bình lưu và ôzôn là nghiên cứu về các phản ứng điều chỉnh sự phong phú của ôzôn và các loài liên quan trong tầng bình lưu, nơi tầng ôzôn che chắn bề mặt khỏi bức xạ cực tím.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm sự hình thành và phá hủy quang hóa của ôzôn tầng bình lưu được mô tả bởi cơ chế Chapman, các chu trình xúc tác liên quan đến các loài hydro, nitơ, clo và brom, vai trò của các khí nguồn halogen hóa, hóa học dị thể trên các đám mây tầng bình lưu vùng cực, và các lỗ thủng ôzôn vùng cực vào mùa xuân cũng như sự phục hồi của chúng theo quy định quốc tế.
Sub-topics
Core questions
- Tầng ôzôn bình lưu được hình thành và duy trì như thế nào?
- Những chu trình xúc tác nào phá hủy ôzôn, và tại sao chúng lại hiệu quả đến vậy?
- Điều gì đã gây ra các lỗ thủng ôzôn vùng cực và tầng ôzôn đang phục hồi như thế nào?
Key theories
- Cơ chế Chapman
- Một tập hợp các phản ứng quang hóa chỉ có ôxy tạo ra và phá hủy ôzôn, giải thích sự tồn tại của tầng ôzôn mặc dù dự đoán quá mức về sự phong phú của nó.
- Sự phá hủy ôzôn xúc tác
- Các gốc vết từ hydro, nitơ và đặc biệt là các loài halogen phá hủy ôzôn một cách xúc tác, với clo từ chlorofluorocarbon được xác định là một mối đe dọa nhân tạo lớn.
Mechanisms
Ánh sáng mặt trời cực tím phân tách ôxy phân tử, và các nguyên tử kết hợp với ôxy để tạo thành ôzôn; chu trình hình thành và quang phân Chapman thiết lập một mức ôzôn cơ bản. Mức ôzôn thực tế thấp hơn vì các chu trình xúc tác liên quan đến các gốc hydroxyl, ôxít nitric, clo và brom phá hủy ôzôn mà không bị tiêu thụ. Các khí nguồn halogen hóa có tuổi thọ dài vận chuyển clo và brom đến tầng bình lưu, nơi quang phân giải phóng các chất xúc tác, và các phản ứng dị thể trên các đám mây tầng bình lưu vùng cực kích hoạt chúng để tạo ra sự suy giảm nghiêm trọng theo mùa.
Clinical relevance
Ôzôn tầng bình lưu hấp thụ bức xạ cực tím có hại, vì vậy việc hiểu hóa học của nó đã củng cố Nghị định thư Montreal và tiếp tục hướng dẫn đánh giá sự phục hồi của tầng ôzôn.
History
Chapman đã đề xuất cơ chế ôzôn chỉ có ôxy vào năm 1930; Crutzen, Molina và Rowland đã tiết lộ vai trò xúc tác của các ôxít nitơ và chlorofluorocarbon vào những năm 1970, công trình được công nhận bởi Giải Nobel Hóa học năm 1995, và việc phát hiện lỗ thủng ôzôn Nam Cực vào năm 1985 đã thúc đẩy Nghị định thư Montreal.
Key figures
- Mario Molina
- F. Sherwood Rowland
- Paul Crutzen
- Susan Solomon
Related topics
Seminal works
- molina1974
- brasseur2005
Frequently asked questions
- Lỗ thủng ôzôn có đang phục hồi không?
- Có. Sau khi Nghị định thư Montreal loại bỏ dần các chất làm suy giảm ôzôn, nồng độ clo và brom trong tầng bình lưu đang giảm và các quan sát cho thấy tầng ôzôn đang dần phục hồi.