Нулевой цикл (химия атмосферы)

В химии атмосферы нулевой цикл - это каталитический цикл, который просто преобразует химические соединения, не приводя к чистому производству или удалению какого-либо компонента. В стратосфере нулевые циклы очень важны для озонового слоя.

Один из самых важных нулевых циклов имеет место в стратосфере, с фотолиз озона фотонами с длинами волн менее 330 нм. В результате фотолиза образуется одноатомный кислород, который затем вступает в реакцию с двухатомным кислородом с образованием озона. Чистого молекулярного или атомного изменения нет, однако эта реакция преобразует энергию фотонов в тепловую энергию, нагревая стратосферу.

O₃ + hv (λ < 330 nm) → O₂ + O (¹D) (Здесь (³P) - основное состояние, (¹D) - возбуждённое состояние)

O (¹D) + M → O (³P) + M

O (³P) + O₂ → O₃

Итого: hv → H

нулевой цикл может быть нарушен в присутствии определенных молекул, что приведет к чистому увеличению или уменьшению содержания озона в стратосфере. Одним из важных примеров являются выбросы NOxв стратосферу. NO xреагирует как с атомарным кислородом, так и с озоном приводя к чистому снижению содержания озона. Это особенно важно ночью, когда NO2 не может фотолизироваться.

NO + O₃ → NO₂ + O₂

NO₂ + O(¹D) → NO + O₂

Итого: O₃ + O(¹D) → 2O₂ (чистая потеря озона)

Нулевые циклы также могут происходить в тропосфере. Одним из примеров является нулевой цикл, который происходит в течение дня между NOx и озоном.

Нулевой цикл тропосферы

O₃ + NO → O₂ + NO₂

NO₂ + hν → NO + O(³P)

O (³P) + O₂ + M → O₃ + M

Итого: hv → H

Этот цикл связывает озон с NOx в тропосфере в дневное время. В равновесии, описываемом соотношением Лейтона, солнечное излучение и отношение NO₂ : NO определяют содержание озона, максимизируя его примерно в полдень.