Hóa học tầng đối lưu

Hóa học tầng đối lưu mô tả các chu trình oxy hóa và phản ứng gốc tự do xử lý các khí vết trong lớp khí quyển thấp nhất, nơi xảy ra thời tiết và hầu hết ô nhiễm.

Definition

Hóa học của các khí vết và sol khí trong tầng đối lưu, bị chi phối bởi quá trình oxy hóa gốc tự do ban ngày được khởi xướng bởi gốc hydroxyl.

Scope

Chủ đề này bao gồm quá trình oxy hóa quang hóa các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, carbon monoxide, lưu huỳnh và các loài nitơ trong tầng đối lưu, tập trung vào chu trình gốc hydroxyl và sự hình thành ozon và sol khí hữu cơ thứ cấp. Nó bao gồm cả hóa học nền sạch và các chế độ ô nhiễm.

Core questions

• Gốc hydroxyl kiểm soát thời gian tồn tại của các khí vết như thế nào?
• Điều gì quyết định liệu NOx dẫn đến sản xuất hay mất ozon?
• Các sol khí hữu cơ thứ cấp được hình thành từ các tiền chất pha khí như thế nào?
• Hóa học NO3 vào ban đêm đóng vai trò gì?

Key theories

Chu trình oxy hóa HOx-NOx-VOC

Sự sản xuất ozon tầng đối lưu phát sinh từ chu trình liên kết của các gốc HOx và NOx trong quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi do OH khởi xướng, với kết quả phụ thuộc vào sự phong phú tương đối của NOx và carbon phản ứng.

Mechanisms

OH khởi xướng quá trình oxy hóa hydrocarbon và CO, tạo thành các gốc peroxy chuyển đổi NO thành NO2; quá trình quang phân NO2 tạo ra ozon. Các gốc NO3 cung cấp một con đường oxy hóa tương tự vào ban đêm, và quá trình oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ lớn hơn tạo ra các sản phẩm có độ bay hơi thấp ngưng tụ thành sol khí hữu cơ thứ cấp.

Clinical relevance

Hóa học tầng đối lưu điều chỉnh ozon mặt đất và vật chất hạt, hai chất ô nhiễm quan trọng nhất đối với các tiêu chuẩn chất lượng không khí và sự phơi nhiễm của hệ sinh thái.

History

Việc nhận ra vào những năm 1970 rằng OH, chứ không phải quá trình quang phân trực tiếp, kiểm soát quá trình oxy hóa tầng đối lưu đã định hình lại khoa học chất lượng không khí và giải thích sự loại bỏ toàn cầu của metan và các khí khử khác.

Seminal works

• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

Ozon tầng đối lưu có giống với tầng ozon không?

Không. Ozon tầng bình lưu che chắn bề mặt khỏi tia cực tím, trong khi ozon tầng đối lưu là một chất ô nhiễm gần bề mặt và khí nhà kính được hình thành từ khí thải.