对流层光化学与氧化

阳光如何驱动活性自由基的产生，这些自由基氧化并清除整个低层大气中的微量气体。

Definition

对流层光化学与氧化是指由阳光驱动的一系列自由基反应，这些反应启动并促进低层大气中微量气体的化学清除。

Scope

涵盖产生自由基的光解反应、臭氧光解和水蒸气产生羟基自由基、甲烷和一氧化碳的氧化链、氢过氧自由基和有机过氧自由基的循环，以及大气自净氧化能力的概念。

Core questions

• 对流层中的羟基自由基是如何产生的？
• 为什么羟基自由基尽管浓度极低，却是主要的氧化剂？
• 自由基链如何控制甲烷和一氧化碳的寿命？

Key theories

羟基驱动的氧化链

臭氧的光解产生激发态氧原子，这些氧原子与水蒸气反应形成羟基自由基，从而启动氧化大多数微量气体的自由基链。

Mechanisms

紫外线阳光光解臭氧产生激发态原子氧，其中一部分与水蒸气反应形成两个羟基自由基。羟基自由基与一氧化碳、甲烷和挥发性有机化合物快速反应，产生氢过氧自由基和有机过氧自由基，这些自由基再与一氧化氮反应并循环再生羟基自由基，从而维持氧化链。尽管稳态羟基自由基浓度每立方厘米仅约一百万个分子，但它决定了大多数活性微量气体的停留时间。

Clinical relevance

羟基自由基的氧化能力决定了污染物和甲烷等温室气体在大气中持续的时间，这是空气质量和气候的关键控制因素。

History

Hiram Levy在1971年计算得出清洁对流层维持着大量的羟基自由基浓度，这一发现建立在Crutzen及其他研究者的见解之上，确立了对大气氧化能力的现代理解。

Key figures

• Hiram Levy
• Paul Crutzen

Seminal works

• levy1971
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

为什么羟基自由基被称为大气的“清洁剂”？

因为它与几乎所有活性微量气体反应并启动其分解，尽管其含量微乎其微，却能清除大气中的污染物。