C W vnl 4*.-n $ I. IXiłTv W.rwwj 2iQ7
ISBN v?l-*V$M5J2*K1.' C by W r*N 20*0
76 3. Chemia stratosfery — ozon
peratur, w warunkach braku promieniowania słonecznego. Chmury te dzieli się na dwa typy. Typ pierwszy (najczęściej występujący) polarnych chmur stratosferycznych (PSC. ang. polar stratospheric cłouds) tworzy się w temperaturze ok. 193 K i składa się z cząstek kwasu azolowcgo(V) i wody w proporcji I : 3, o średnicy ok. I (itn. Typ drugi PSC, występujący w przypadku, gdy temperatura obniża się do 187 K. to cząstki składające się z kryształów względnie czystego lodu o średnicy do 10 (im. W wirze tym gromadzą się również gazowe związki-zbiorniki indywiduów zawierających atomy chloru i azotu, głównie chlorowodór [reakcja (3.49)] i azotan chloru [reakcja (3.52)]. Podczas polarnej zimy na powierzchni PSC indywidua te uczestniczą w heterogenicznych reakcjach, w których zostają uwolnione cząsteczki chloru i kwasu chlorowcgo(I):
MCI + CIONO> —P-> Cl2 + UNO, |
(3.53) |
w PSC H2Q -1- CIONO, —^ HOCl + HNO, |
(3.54) |
Względnie stabilna sytuacja utrzymuje się do końca października, to jest do chwili pojawienia się Słońca na niebie. Wówczas promieniowanie słoneczne dostarcza energii | |
potrzebnej do fotolizy cząsteczkowego chloru i kwasu chlorowego(I) i ników chloru: |
i utworzenia rod- |
Cl2 + /n- - 2 XI |
(3.55) |
HOCl -f hv —* *CI -t- *OH |
(3.56) |
Te rodniki chloru są wówczas zdolne do niszczenia ozonu w standardowym cyklu katalitycznym lub zgodnie z reakcjami (3.57M3.61). Niszczenie ozonu przebiega wówczas bardzo szybko, co sprawia, że w czasie niewielu dni poziom ozonu ulega gwałtownemu obniżeniu do połowy lub nawet poniżej ilości wykazywanej w okresie zimy polarnej. Podobnie do cykli rozpatrywanych wcześniej, w których brał udział chlor, obecność atomowego tlenu nic jest konieczna, aby nastąpiło uszczuplenie stratosferycznego ozonu: | |
2X1 + 20.1 — 2 CIO* + 2 02 |
(3.57) |
CIO* + CIO* -+ CIOOCI |
(3.58) |
CI00C1 + hv CIOO* + XI |
(3.59) |
CIOO* -* XI + 02 |
(3.60) |
reakcja sumaryczna 2 Oj + hv -* 3 02 |
(3.61) |
Sytuacja ta utrzymuje się do momentu, gdy zaczyna wzrastać temperatura powietrza, w wyniku czego wir polarny zanika z jednoczesnym rozproszeniem stratosferycznych chmur polarnych. Gdy to nastąpi w drugiej połowic okresu wiosennego, wówczas rodniki chloru zostają związane w postaci chlorowodoru i azotanu chloru i zaczyna się proces odbudowy warstwy ozonu. Istnieje jednak problem mas powietrza, o małym stężeniu ozonu, rozprzestrzeniających się nad większością południowych lądów, w wyniku czego mieszkańcy południowych regionów Ameryki Południowej narażeni są na oddziaływanie promieniowania UV-B o niezwykle dużym natężeniu.
Wydarzenia takie, jak opisane powyżej, obserwowano w trakcie pomiarów prowadzonych od 1984 roku. Ostatnio analogiczne obserwacje wskazują na zubożanie warstwy