Los fenómenos de agotamiento del ozono troposférico son fenómenos que reducen la concentración de ozono en la troposfera terrestre. El ozono (O3) es un gas traza que ha suscitado preocupación debido a su función dual única en diferentes capas de la atmósfera inferior. [1] Además de absorber la radiación UV-B y convertir la energía solar en calor en la estratosfera , el ozono en la troposfera produce un efecto invernadero y controla la capacidad de oxidación de la atmósfera. [1]
El ozono en la troposfera está determinado por la producción y destrucción fotoquímica, la deposición seca y el transporte a través de la tropopausa de ozono desde la estratosfera. [2] En la troposfera ártica , el transporte y las reacciones fotoquímicas que involucran óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles (VOC) como resultado de las emisiones humanas también producen ozono, lo que resulta en una relación de mezcla de fondo de 30 a 50 nmol mol−1 (ppb). [3] Los óxidos de nitrógeno juegan un papel clave en el reciclaje de radicales libres activos (como halógenos reactivos ) en la atmósfera y afectan indirectamente el agotamiento del ozono. [4] Los eventos de agotamiento de ozono (EDO) son fenómenos asociados con la zona de hielo marino. Se observan rutinariamente en ubicaciones costeras cuando los vientos entrantes han atravesado áreas cubiertas de hielo marino. [5]
Durante la primavera en las regiones polares de la Tierra , una fotoquímica única convierte iones de sal de haluro inertes (p. ej., Br − ) en especies halógenas reactivas (p. ej. , átomos de Br y BrO ) que episódicamente agotan el ozono en la capa límite atmosférica a niveles cercanos a cero. [6] Estos procesos se ven favorecidos por las condiciones de luz y baja temperatura . [4] Desde su descubrimiento a fines de la década de 1980, la investigación sobre estos eventos de agotamiento del ozono ha demostrado el papel central de la fotoquímica del bromo . Las fuentes y los mecanismos exactos que liberan bromo aún no se comprenden por completo, pero la combinación de sal marina concentrada en un sustrato de fase condensada parece ser un requisito previo. [7] También es probable que las capas límite poco profundas sean beneficiosas, ya que mejoran la velocidad de liberación de bromo autocatalítico al confinar el bromo liberado a un espacio más pequeño. [3] En estas condiciones, y con suficiente acidez, el ácido hipobromoso gaseoso (HOBr ) puede reaccionar con el bromuro de sal marina condensado y producir bromo que luego se libera a la atmósfera. La fotólisis posterior de este bromo genera radicales de bromo que pueden reaccionar con el ozono y destruirlo. [7] Debido a la naturaleza autocatalítica del mecanismo de reacción, se le ha llamado explosión de bromo.
Todavía no se entiende completamente cómo las sales son transportadas desde el océano y oxidadas para convertirse en especies reactivas de halógenos en el aire. Otros halógenos ( cloro y yodo ) también se activan a través de mecanismos acoplados a la química del bromo. [6] La principal consecuencia de la activación de halógenos es la destrucción química del ozono, que elimina el precursor primario de la oxidación atmosférica y la generación de átomos/óxidos de halógenos reactivos que se convierten en las especies oxidantes primarias. [6] La capacidad de oxidación originalmente influenciada por el ozono se debilita, mientras que las especies de halógeno ahora tienen la capacidad de oxidación. Esto cambia los ciclos de reacción y los productos finales de muchas reacciones atmosféricas. Durante los eventos de agotamiento del ozono, la química mejorada de los halógenos puede oxidar eficazmente los elementos gaseosos reactivos. [4]
La diferente reactividad de los halógenos en comparación con el OH y el ozono tiene amplios impactos en la química atmosférica . Estos incluyen la eliminación y deposición casi completa del mercurio , la alteración de los destinos de oxidación de los gases orgánicos y la exportación de bromo a la troposfera libre. [6] La deposición de mercurio gaseoso reactivo (RGM) en la nieve a partir de la oxidación por halógenos mejorados aumenta la biodisponibilidad del mercurio. [4] Es probable que los cambios recientes en el clima del Ártico y el estado de la cubierta de hielo marino del Ártico tengan fuertes efectos en los eventos de activación de halógenos y agotamiento del ozono. El cambio climático inducido por el hombre afecta la cantidad de nieve y cubierta de hielo en el Ártico, alterando la intensidad de las emisiones de óxido de nitrógeno. [4] El aumento en los niveles de fondo de óxido de nitrógeno aparentemente fortalece el consumo de ozono y la mejora de los halógenos.