Katalytische Verlustzyklen
Die gemessene Ozonkonzentration ist um mehr als den Faktor 2 geringer
als sie nach dem Chapman-Mechanismus
sein sollte. Dies deutet auf weitere O3-Senken hin. Es handelt
sich um katalytische Verlustzyklen, wovon der Ozonabbau über das Hydroxylradikal
und NO-Komponenten auf natürliche Prozesse zurückzuführen
ist, während der katalytische Ozonzerfall über das Chloratom
anthropogen Charakters ist. Beispielhaft für einen katalytischen Verlustzyklus
soll hier der Abbau über das OH behandelt werden.
Das OH entsteht durch Oxidation von Wasser gemäss der Reaktion:
H2O + O(1D) →
OH + OH |
(0) |
wobei das energiereiche O(1D) über die Photolyse des Ozons
durch die UV-Strahlung der Sonne gebildet wird
O3 + hν (l<
310 nm) → O + O2 |
J1, F |
Das Wasser gelangt in der Stratosphäre im Wesentlichen durch Transport
aus der Troposphäre und durch Oxidation von Methan innerhalb der Stratosphäre.
Der Wasseranteil in der Stratosphäre ist relativ gleich verteilt und
liegt bei ca. 3-5 ppmv.
Das Hydroxylradikal OH reagiert mit O3 und produziert dadurch
das Hydroperoxyradikal HO2, welches wiederum mit Ozon zu OH
und zwei Sauerstoffmolekülen reagiert:
OH + O3 →
HO2 + O2 |
(1) |
HO2 + O3 →
OH + 2O2
|
(2)
|
|
Die OH- und HO2-Moleküle werden häufig zur HOx-Famillie
zusammengefasst. Die Sequenz der Reaktionen (1) and (2) verbraucht Ozon,
während die HOx-Menge erhalten bleibt. Deshalb wirkt HOx
wie ein Katalysator für das O3 und die Erzeugung nur eines
HOx-Moleküls resultiert in dem Verlust sehr vieler Ozonmoleküle.
Dieser katalytische Abbau kann nur dadurch unterbrochen werden, indem
HOx durch eine Reaktion entfernt wird; z.B.: