Zdarzenia zubożenia warstwy ozonowej w troposferze
Zdarzenia zubożenia warstwy ozonowej w troposferze to zjawiska, które zmniejszają stężenie ozonu w ziemskiej troposferze. Ozon (O3) jest gazem śladowym , który budzi obawy ze względu na jego wyjątkową podwójną rolę w różnych warstwach niższej atmosfery. Oprócz pochłaniania promieniowania UV-B i przekształcania energii słonecznej w ciepło w stratosferze , ozon w troposferze zapewnia efekt cieplarniany i kontroluje zdolność utleniania atmosfery.
Źródła ozonu troposferycznego
Ozon w troposferze jest determinowany przez fotochemiczną produkcję i destrukcję, suchą depozycję i cross-tropopauzalny transport ozonu ze stratosfery. W arktycznej troposferze transport i reakcje fotochemiczne z udziałem tlenków azotu i lotnych związków organicznych (LZO) w wyniku emisji przez człowieka również wytwarzają ozon, co powoduje, że stosunek mieszania tła wynosi od 30 do 50 nmol mol-1 (ppb). Tlenki azotu odgrywają kluczową rolę w recyklingu aktywnych wolnych rodników (takich jak reaktywne halogeny ) w atmosferze i pośrednio wpływają na zubożenie warstwy ozonowej. Zdarzenia zubożenia warstwy ozonowej (ODE) to zjawiska związane ze strefą lodu morskiego. Są rutynowo obserwowane w miejscach przybrzeżnych, gdy nadchodzące wiatry przemierzają obszary pokryte lodem morskim.
Aktywacja halogenowa
Wiosną w regionach polarnych Ziemi wyjątkowa fotochemia przekształca obojętne jony soli halogenkowych (np. Br − ) w reaktywne formy halogenowe (np. atomy Br i BrO ) , które epizodycznie zubożają warstwę ozonową w atmosferycznej warstwie granicznej do poziomu bliskiego zeru. Procesom tym sprzyja światło i niska temperatura . Od czasu ich odkrycia pod koniec lat 80. XX wieku badania nad tymi zdarzeniami zubożenia warstwy ozonowej wykazały centralną rolę fotochemia bromu . Dokładne źródła i mechanizmy uwalniania bromu wciąż nie są w pełni poznane, ale połączenie stężonej soli morskiej w substracie fazy skondensowanej wydaje się być warunkiem wstępnym. Płytkie warstwy graniczne mogą być również korzystne, ponieważ zwiększają szybkość autokatalitycznego uwalniania bromu poprzez ograniczenie uwalnianego bromu do mniejszej przestrzeni. W tych warunkach i przy wystarczającej kwasowości gazowy kwas bromowy (HOBr ) może reagować ze skondensowanym bromkiem soli morskiej i produkują brom, który jest następnie uwalniany do atmosfery. Późniejsza fotoliza tego bromu generuje rodniki bromu, które mogą reagować z ozonem i go niszczyć. Ze względu na autokatalityczny charakter mechanizmu reakcji nazwano ją eksplozją bromu.
Chemiczne niszczenie ozonu troposferycznego
Nadal nie jest w pełni zrozumiałe, w jaki sposób sole są transportowane z oceanu i utleniane, aby stać się reaktywnymi formami halogenów w powietrzu. Inne halogeny ( chlor i jod ) są również aktywowane przez mechanizmy związane z chemią bromu. Główną konsekwencją aktywacji halogenu jest chemiczne zniszczenie ozonu, które usuwa główny prekursor utleniania atmosferycznego i generowania reaktywnych atomów/tlenków halogenów, które stają się głównymi utleniaczami. Zdolność utleniania, na którą pierwotnie miał wpływ ozon, jest osłabiona, podczas gdy związki halogenowe zachowują teraz zdolność utleniania. Zmienia to cykle reakcji i produkty końcowe wielu reakcji atmosferycznych. Podczas zdarzeń zubożenia warstwy ozonowej ulepszony skład chemiczny halogenów może skutecznie utleniać reaktywne pierwiastki gazowe.
Skutki zubożenia warstwy ozonowej w troposferze
Różna reaktywność halogenów w porównaniu z OH i ozonem ma szeroki wpływ na chemię atmosfery . Obejmują one prawie całkowite usunięcie i osadzanie się rtęci , zmianę losów utleniania gazów organicznych oraz eksport bromu do wolnej troposfery. Osadzanie reaktywnej gazowej rtęci (RGM) w śniegu w wyniku utleniania przez wzmocnione halogeny zwiększa biodostępność rtęci. Ostatnie zmiany klimatu Arktyki i stan arktycznej pokrywy lodowej prawdopodobnie będą miały silny wpływ na zdarzenia związane z aktywacją halogenów i zubożeniem warstwy ozonowej. Wywołane przez człowieka zmiany klimatyczne wpływają na ilość pokrywy śnieżnej i lodowej w Arktyce, zmieniając intensywność emisji tlenków azotu. Wzrost poziomów tlenku azotu w tle najwyraźniej zwiększa zużycie ozonu i wzmocnienie halogenów.