เหตุการณ์การลดลงของโอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์

กลไกทางเคมีของการระเบิดของโบรมีน พื้นที่สีน้ำเงินด้านล่างแสดงถึงเฟสที่มีการควบแน่น (น้ำเกลือเหลวหรือพื้นผิวน้ำแข็ง)
เหตุการณ์การลดลงของโอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์ เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้ความเข้มข้นของโอโซนในโทรโพสเฟียร์ของโลกลดลง โอโซน (O3) เป็นก๊าซร่องรอยที่ได้รับความสนใจเนื่องจากมีบทบาทเฉพาะในชั้นบรรยากาศชั้นล่างของโลกสองชั้นที่แตกต่างกัน นอกจากการดูดซับรังสี UV-B และเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นความร้อนในสตราโทสเฟียร์แล้ว โอโซนในโทรโพสเฟียร์ยังมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก และควบคุมความสามารถในการออกซิเดชันของบรรยากาศ

**แหล่งที่มาของโอโซนในชั้นบรรยากาศ**
โอโซนในชั้นบรรยากาศถูกกำหนดโดยการผลิตและการทำลายโอโซนผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากแสงแดด การตกตะกอนแบบแห้ง และการขนส่งข้ามชั้นบรรยากาศจากชั้นบรรยากาศสูง (สตราโทสเฟียร์) ในชั้นบรรยากาศของอาร์กติก การขนส่งและปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับออกไซด์ของไนโตรเจนและสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) จากการปล่อยมลพิษของมนุษย์ก็ทำให้เกิดโอโซน ทำให้มีอัตราส่วนการผสมพื้นหลังอยู่ที่ 30 ถึง 50 nmol mol−1 (ppb) ออกไซด์ของไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในการหมุนเวียนของอนุภาคฟรีที่มีปฏิกิริยา (เช่น แฮโลเจนที่มีปฏิกิริยา) ในบรรยากาศ และมีผลกระทบต่อการลดลงของโอโซนโดยอ้อม เหตุการณ์การลดลงของโอโซน (ODEs) เป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับเขตน้ำแข็งทะเล ซึ่งมักจะสังเกตเห็นได้ที่สถานที่ชายฝั่งเมื่อกระแสลมที่เข้ามาข้ามพื้นที่ที่มีน้ำแข็งปกคลุมด้วยน้ำทะเล

**การเปิดใช้งานฮาโลเจน**
ในช่วงฤดูใบไม้ผลิของเขตขั้วโลกเหนือ กระบวนการเคมีที่เกิดจากโฟโตเคมี เปลี่ยนไอออนเกลือฮาโลเจนเฉื่อย (เช่น Br−) ให้เป็นชนิดฮาโลเจนที่มีปฏิกิริยา (เช่น อะตอมของโบรมีน Br และ BrO) ซึ่งจะทำให้โอโซนในชั้นบรรยากาศลดลงอย่างรุนแรงจนใกล้เป็นศูนย์ กระบวนการเหล่านี้ได้รับความนิยมจากสภาพแสงและอุณหภูมิที่ต่ำ ตั้งแต่การค้นพบในปลายทศวรรษ 1980 การวิจัยเกี่ยวกับเหตุการณ์การลดลงของโอโซนเหล่านี้ได้แสดงให้เห็นบทบาทสำคัญของเคมีโบรมีนที่เกิดจากโฟโตเคมี แม้ว่าแหล่งที่มาที่แน่นอนและกลไกการปล่อยโบรมีนยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ แต่การรวมกันของเกลือทะเลที่มีความเข้มข้นในสถานะของเหลวดูเหมือนจะเป็นข้อกำหนดเบื้องต้น ชั้นบรรยากาศที่ตื้นยังเป็นประโยชน์เนื่องจากช่วยเพิ่มความเร็วของการปล่อยโบรมีนแบบอัตโนมัติ โดยการจำกัดโบรมีนที่ปล่อยออกมาให้อยู่ในพื้นที่ที่เล็กลง ภายใต้สภาพเหล่านี้ และหากมีความเป็นกรดเพียงพอ กรดไฮโป สามารถทำปฏิกิริยากับ โบรไมส์ที่เป็นก๊าซจะทำปฏิกิริยากับเกลือทะเลที่เป็นของเหลวเพื่อผลิตโบรมีนซึ่งจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ ปฏิกิริยาทางเคมีของโบรมีนนี้จะทำให้เกิดเรดิคัลโบรมีนที่สามารถทำปฏิกิริยากับและทำลายโอโซน เนื่องจากกลไกปฏิกิริยาเป็นลักษณะของการเร่งตัวเอง จึงเรียกว่า “การระเบิดของโบรมีน”

**ผลกระทบ**
ความสามารถในการทำปฏิกิริยาที่แตกต่างของฮาโลเจนเมื่อเปรียบเทียบกับ OH และโอโซนมีผลกระทบที่กว้างขวางต่อเคมีของบรรยากาศ ซึ่งรวมถึงการกำจัดและ Deposition (aerosol physics) การสะสมของปรอท การเปลี่ยนแปลงในผลลัพธ์การออกซิเดชันของก๊าซอินทรีย์ และการส่งออกโบรมีนไปยังชั้นบรรยากาศอิสระ การฝากของปรอทก๊าซที่มีปฏิกิริยา (RGM) ลงในหิมะจากการออกซิเดชันโดยฮาโลเจนที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความพร้อมในการใช้ปรอท การเปลี่ยนแปลงล่าสุดในสภาพภูมิอากาศของอาร์กติกและสถานะของการปกคลุมด้วยน้ำแข็งในอาร์กติกมีแนวโน้มที่จะมีผลกระทบที่แข็งแกร่งต่อการเปิดใช้งานฮาโลเจนและเหตุการณ์การลดลงของโอโซน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์มีผลต่อปริมาณหิมะและการปกคลุมด้วยน้ำแข็งในอาร์กติก ซึ่งเปลี่ยนแปลงความเข้มของการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ การเพิ่มขึ้นของระดับพื้นฐานของไนโตรเจนออกไซด์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มการบริโภคโอโซนและการเพิ่มฮาโลเจน

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:เคมีสิ่งแวดล้อม
หมวดหมู่:การลดลงของโอโซน