Учебник. Химические процессы в стратосфере и ионосфере



Химические процессы в стратосфере и ионосфере

В стратосфере фотохимические процессы более разнообразны. Во-первых, это образование O3, концентрация которого по сравнению с тропосферой возрастает в 200 раз и достигает 100 млн–1 **). Молекулы O3 очень неустойчивы, хотя постоянно образуются под действием солнечного излучения в диапазонах 135–176 нм и 240–260 нм по реакциям: O 2 O+O;      O 2 + M  O 3 , где M – какая-нибудь третья частица (N2, CO2, Ar).

**) млн–1 – миллионная доля, определяющая число частиц, приходящихся на миллион частиц.

Разрушение озона связано с реакциями O3 + O → O2 + O2 или O3 → O2 + O (ν = 200–300 нм).

Эти реакции поддерживают динамическое равновесие образования и распада O3 в естественных условиях.

Последняя фотохимическая реакция защищает биосферу от губительного для нее ультрафиолета.

Динамика размеров озоновой дыры над Антарктидой

Антропогенное воздействие на озонный слой обусловлено следующими цепными реакциями:

1. Выбросы высотных самолетов и ракет NO+ O 3 N O 2 + O 2 , NO+ O 2 N O 2 +O, N O 2 + O 3 N O 3 ċ + O 2 , H 2 O hν OH ċ + H ċ , OH ċ + O 3 H O 2 ċ + O 2 , H ċ + O 3 OH ċ + O 2 .

2. Фреоны (hν = 175–220 нм) CC l 3 F hν C ċ FC l 2 +Cl , C F 2 C l 2 hν C ċ F 2 C l 2 +Cl , CHC l 2 F hν C H ċ ClF+Cl .

Свободные атомы Cl взаимодействуют с озоном, способствуя разрушению озонового слоя: Cl+ O 3 O 2 + Cl ċ O;      O 3 O 2 +O;     Cl O ċ +O Cl ċ + O 2 .

В ионосфере на высоте выше 80 км происходят реакции фотоионизации: N 2 hν N 2 + +e;      O 2 hν O 2 + +e;      O 2 + hν O + +O

Эти молекулярные ионы вступают в ион-молекулярные реакции; переход в основное состояние этих частиц является причиной северных сияний. Эти реакции дополняются еще реакциями перехода возбужденных атомов и молекулярных ионов в основное состояние: O* → O + (зеленая и красная области) и N2+* → N2+ + (фиолетовая и синяя области).





 

© Физикон, 1999-2015