平流层臭氧化学
平流层臭氧化学解释了臭氧层如何形成、如何受到自然调节，以及如何被涉及氯、溴和氮物质的催化循环所消耗。
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Definition
平流层中臭氧的光化学，包括其由分子氧形成以及被痕量自由基物质催化破坏的过程。
Scope
本主题涵盖了臭氧形成的查普曼机制、破坏臭氧的催化性HOx、NOx、ClOx和BrOx循环、在极地平流层云上产生臭氧洞的非均相化学，以及消耗臭氧物质及其监管的作用。
Core questions
- 在未受扰动的平流层中，臭氧是如何产生和破坏的？
- 为什么氯和溴自由基会催化破坏臭氧？
- 是什么使得南极臭氧洞具有季节性且如此严重？
- 随着受管制的卤代烃减少，目前哪些物质主导着臭氧消耗？
Key theories
- 查普曼循环
- 臭氧通过分子氧的光解随后再结合形成，并通过光解和与原子氧的反应而破坏，从而建立自然的稳态臭氧分布。
- 催化卤素臭氧破坏
- 从卤代烃中释放的氯和溴自由基催化破坏臭氧，极地平流层云上的非均相活化解释了春季南极臭氧洞的形成。
Mechanisms
催化循环会再生破坏性自由基，因此少量的氯或溴就能破坏许多臭氧分子。在极地冬季，云颗粒上的反应将惰性储库物质转化为光解活性形式，这些物质在日出时驱动快速的ClO-二聚体臭氧损耗。
Clinical relevance
该化学直接促成了《蒙特利尔议定书》的制定，该议定书逐步淘汰了主要的消耗臭氧物质。随着这些物质的减少，一氧化二氮已成为主要的剩余消耗臭氧排放物，将臭氧保护与农业和气候政策联系起来。
History
克鲁岑（Crutzen）、莫利纳（Molina）和罗兰（Rowland）在20世纪70年代建立了催化消耗理论，1985年意外发现的南极臭氧洞通过极地非均相化学证实并扩展了该理论，并因此获得了1995年的诺贝尔奖。
Key figures
- Sydney Chapman
- Paul J. Crutzen
- Mario J. Molina
- F. Sherwood Rowland
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Seminal works
- farman1985
- ravishankara2009
- finlaysonPitts2000
Frequently asked questions
- 臭氧洞正在恢复吗？
- 观测表明，在《蒙特利尔议定书》逐步淘汰消耗臭氧物质后，臭氧洞正在逐步恢复，尽管完全愈合预计需要数十年时间。