События истощения тропосферного озона

События истощения тропосферного озона — это явления, которые уменьшают концентрацию озона в тропосфере Земли. Озон (O3) — это примесный газ , вызывающий беспокойство из-за его уникальной двойной роли в разных слоях нижней атмосферы. ^[1] Помимо поглощения УФ-В-излучения и преобразования солнечной энергии в тепло в стратосфере , озон в тропосфере обеспечивает парниковый эффект и контролирует окислительную способность атмосферы. ^[1]

Источники тропосферного озона

Озон в тропосфере определяется фотохимическим образованием и разрушением, сухим осаждением и переносом озона из стратосферы через тропопаузу. ^[2] В арктической тропосфере перенос и фотохимические реакции с участием оксидов азота и летучих органических соединений (ЛОС) в результате антропогенных выбросов также производят озон, в результате чего фоновый коэффициент смешивания составляет от 30 до 50 нмоль моль-1 (частей на миллиард). ^[3] Оксиды азота играют ключевую роль в переработке активных свободных радикалов (таких как реактивные галогены ) в атмосфере и косвенно влияют на разрушение озона. ^[4] События разрушения озона (ODE) – это явления, связанные с зоной морского льда. Их регулярно наблюдают в прибрежных районах, когда приходящие ветры пересекают территории, покрытые морским льдом. ^[5]

Галогенная активация

Весной солей (например , в полярных регионах Земли уникальная фотохимия превращает инертные ионы галогенидных Br ⁻) на химически активные виды галогенов (например, атомы Br и BrO ), которые время от времени разрушают озон в пограничном слое атмосферы почти до нулевого уровня. ^[6] Этим процессам благоприятствует свет и низкие температурные условия. ^[4] С момента их открытия в конце 1980-х годов исследования этих явлений разрушения озона показали центральную роль брома фотохимия . Точные источники и механизмы выделения брома до сих пор полностью не изучены, но сочетание концентрированной морской соли с субстратом конденсированной фазы, по-видимому, является необходимым условием. ^[7] Мелкие пограничные слои также могут оказаться полезными, поскольку они увеличивают скорость автокаталитического высвобождения брома, удерживая высвобождаемый бром в меньшем пространстве. ^[3] В этих условиях и при достаточной кислотности газообразная бромноватистой кислоты (HOBr ) может реагировать с конденсированным бромидом морской соли с образованием брома, который затем выбрасывается в атмосферу. Последующий фотолиз этого брома приводит к образованию радикалов брома, которые могут вступать в реакцию с озоном и разрушать его. ^[7] Из-за автокаталитического механизма реакции ее назвали взрывом брома.

Химическое уничтожение

До сих пор не до конца понятно, как соли переносятся из океана и окисляются, превращаясь в активные формы галогенов в воздухе. Другие галогены ( хлор и йод ) также активируются посредством механизмов, связанных с химией брома. ^[6] Основным последствием активации галогенов является химическое разрушение озона, которое удаляет основной предшественник атмосферного окисления, и образование реактивных атомов/оксидов галогенов, которые становятся основными окислителями. ^[6] Окислительная способность, на которую первоначально оказывало влияние озон, ослаблена, в то время как галогенные частицы теперь сохраняют окислительную способность. Это меняет реакционные циклы и конечные продукты многих атмосферных реакций. Во время событий истощения озона усиленный химический состав галогенов может эффективно окислять химически активные газообразные элементы. ^[4]

Эффекты

Различная реакционная способность галогенов по сравнению с OH и озоном оказывает широкое влияние на химию атмосферы . ним относятся почти полное удаление и отложение ртути К , изменение процессов окисления органических газов и экспорт брома в свободную тропосферу. ^[6] Отложение реактивной газообразной ртути (РГМ) в снеге в результате окисления усиленными галогенами увеличивает биодоступность ртути. ^[4] Недавние изменения климата Арктики и состояния арктического морского ледяного покрова, вероятно, окажут сильное влияние на активацию галогенов и процессы истощения озона. Антропогенное изменение климата влияет на количество снежного и ледяного покрова в Арктике, изменяя интенсивность выбросов оксидов азота. ^[4] Увеличение фоновых уровней оксида азота, по-видимому, усиливает потребление озона и увеличение содержания галогенов.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Цао, Ле; Платт, Ульрих; Гутейль, Ева (01 мая 2016 г.). «Роль пограничного слоя в возникновении и прекращении явлений разрушения тропосферного озона полярной весной» . Атмосферная среда . 132 : 98–110. Бибкод : 2016AtmEn.132...98C . дои : 10.1016/j.atmosenv.2016.02.034 . ISSN 1352-2310 .
^ Кентарчос, А.С. (2003). «Модельное исследование стратосферного озона в тропосфере и его вклада в образование тропосферного OH» . Журнал геофизических исследований . 108 (D12): 8517. Бибкод : 2003JGRD..108.8517K . дои : 10.1029/2002JD002598 . ISSN 0148-0227 .
^ Jump up to: ^а ^б Херрманн, Максимилиан; Зилер, Хольгер; Фрисс, Удо; Вагнер, Томас; Платт, Ульрих; Гутейль, Ева (20 мая 2021 г.). «Зависимое от времени 3D-моделирование событий истощения тропосферного озона арктической весной с использованием модели исследования и прогнозирования погоды в сочетании с химией (WRF-Chem)» . Химия и физика атмосферы . 21 (10): 7611–7638. Бибкод : 2021ACP....21.7611H . дои : 10.5194/acp-21-7611-2021 . ISSN 1680-7316 . S2CID 236409104 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Чжоу, Цзяшу; Цао, Ле; Ли, Сименг (апрель 2020 г.). «Влияние фоновых оксидов азота на явления разрушения тропосферного озона в Арктике в весенний период» . Атмосфера . 11 (4): 344. Бибкод : 2020Атмос..11..344Z . дои : 10.3390/atmos11040344 . ISSN 2073-4433 .
^ Джонс, А.Е.; Андерсон, PS; Бегоин, М.; Бро, Н.; Хаттерли, Массачусетс; Маршалл, Дж.Дж.; Рихтер, А.; Роско, Гонконг; Вольф, EW (3 апреля 2009 г.). «БрО, метели и причины разрушения озона в полярной тропосфере» . Атмосфера. хим. Физ . 9 (14): 4639–4652. Бибкод : 2009ACP.....9.4639J . дои : 10.5194/acp-9-4639-2009 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Симпсон, WR; фон Глазов, Р.; Ридель, К.; Андерсон, П.; Ария, П.; Боттенхайм, Дж.; Берроуз, Дж.; Карпентер, LJ; Фрисс, У.; Гудсайт, Мэн; Херд, Д.; Хаттерли, М.; Якоби, Х.-В.; Калешке, Л.; Нефф, Б. (22 августа 2007 г.). «Галогены и их роль в разрушении озона в полярном пограничном слое» . Химия и физика атмосферы . 7 (16): 4375–4418. Бибкод : 2007ACP.....7.4375S . дои : 10.5194/acp-7-4375-2007 . ISSN 1680-7316 .
^ Jump up to: ^а ^б Джонс, А.Е.; Андерсон, PS; Вольф, EW; Роско, Гонконг; Маршалл, Дж.Дж.; Рихтер, А.; Бро, Н.; Колвелл, СР (24 августа 2010 г.). «Вертикальная структура событий истощения тропосферного озона в Антарктике: характеристики и более широкие последствия» . Химия и физика атмосферы . 10 (16): 7775–7794. Бибкод : 2010ACP....10.7775J . дои : 10.5194/acp-10-7775-2010 . ISSN 1680-7324 .

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Цао, Ле; Платт, Ульрих; Гутейль, Ева (01 мая 2016 г.). «Роль пограничного слоя в возникновении и прекращении явлений разрушения тропосферного озона полярной весной» . Атмосферная среда . 132 : 98–110. Бибкод : 2016AtmEn.132...98C . дои : 10.1016/j.atmosenv.2016.02.034 . ISSN 1352-2310 .

[2] Кентарчос, А.С. (2003). «Модельное исследование стратосферного озона в тропосфере и его вклада в образование тропосферного OH» . Журнал геофизических исследований . 108 (D12): 8517. Бибкод : 2003JGRD..108.8517K . дои : 10.1029/2002JD002598 . ISSN 0148-0227 .

[:3-3] Jump up to: ^а ^б Херрманн, Максимилиан; Зилер, Хольгер; Фрисс, Удо; Вагнер, Томас; Платт, Ульрих; Гутейль, Ева (20 мая 2021 г.). «Зависимое от времени 3D-моделирование событий истощения тропосферного озона арктической весной с использованием модели исследования и прогнозирования погоды в сочетании с химией (WRF-Chem)» . Химия и физика атмосферы . 21 (10): 7611–7638. Бибкод : 2021ACP....21.7611H . дои : 10.5194/acp-21-7611-2021 . ISSN 1680-7316 . S2CID 236409104 .

[:1-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Чжоу, Цзяшу; Цао, Ле; Ли, Сименг (апрель 2020 г.). «Влияние фоновых оксидов азота на явления разрушения тропосферного озона в Арктике в весенний период» . Атмосфера . 11 (4): 344. Бибкод : 2020Атмос..11..344Z . дои : 10.3390/atmos11040344 . ISSN 2073-4433 .

[5] Джонс, А.Е.; Андерсон, PS; Бегоин, М.; Бро, Н.; Хаттерли, Массачусетс; Маршалл, Дж.Дж.; Рихтер, А.; Роско, Гонконг; Вольф, EW (3 апреля 2009 г.). «БрО, метели и причины разрушения озона в полярной тропосфере» . Атмосфера. хим. Физ . 9 (14): 4639–4652. Бибкод : 2009ACP.....9.4639J . дои : 10.5194/acp-9-4639-2009 .

[:4-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Симпсон, WR; фон Глазов, Р.; Ридель, К.; Андерсон, П.; Ария, П.; Боттенхайм, Дж.; Берроуз, Дж.; Карпентер, LJ; Фрисс, У.; Гудсайт, Мэн; Херд, Д.; Хаттерли, М.; Якоби, Х.-В.; Калешке, Л.; Нефф, Б. (22 августа 2007 г.). «Галогены и их роль в разрушении озона в полярном пограничном слое» . Химия и физика атмосферы . 7 (16): 4375–4418. Бибкод : 2007ACP.....7.4375S . дои : 10.5194/acp-7-4375-2007 . ISSN 1680-7316 .

[:2-7] Jump up to: ^а ^б Джонс, А.Е.; Андерсон, PS; Вольф, EW; Роско, Гонконг; Маршалл, Дж.Дж.; Рихтер, А.; Бро, Н.; Колвелл, СР (24 августа 2010 г.). «Вертикальная структура событий истощения тропосферного озона в Антарктике: характеристики и более широкие последствия» . Химия и физика атмосферы . 10 (16): 7775–7794. Бибкод : 2010ACP....10.7775J . дои : 10.5194/acp-10-7775-2010 . ISSN 1680-7324 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]