Los eventos 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 sido motivo de preocupación debido a su doble función 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 proporciona el 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 cruzado de ozono desde la estratosfera a través de la tropopausa. [2] En la troposfera ártica , el transporte y las reacciones fotoquímicas que involucran óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles (COV) como resultado de las emisiones humanas también producen ozono, lo que resulta en una proporción de mezcla de fondo de 30 a 50 nmol mol-1 (ppb). [3] Los óxidos de nitrógeno desempeñan un papel clave en el reciclaje de radicales libres activos (como los halógenos reactivos ) en la atmósfera y afectan indirectamente el agotamiento de la capa de ozono. [4] Los eventos de agotamiento de la capa de ozono (ODA) son fenómenos asociados con la zona de hielo marino. Se observan habitualmente en lugares costeros 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 (por ejemplo, Br − ) en especies de halógeno reactivo (por ejemplo, átomos de Br y BrO ) que agotan episódicamente el ozono en la capa límite atmosférica hasta niveles cercanos a cero. [6] Estos procesos se ven favorecidos por condiciones de luz y baja temperatura . [4] Desde su descubrimiento a finales de la década de 1980, la investigación sobre estos eventos de agotamiento de la capa de ozono ha demostrado el papel central de la fotoquímica del bromo . Las fuentes y mecanismos exactos que liberan bromo aún no se comprenden completamente, 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 autocatalítica de bromo 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 comprende completamente cómo se transportan las sales desde el océano y se oxidan para convertirse en especies halógenas reactivas en el aire. Otros halógenos ( cloro y yodo ) también se activan mediante mecanismos acoplados a la química del bromo. [6] La principal consecuencia de la activación de los halógenos es la destrucción química del ozono, que elimina el principal precursor de la oxidación atmosférica, y la generación de átomos/óxidos de halógeno reactivos que se convierten en las principales especies oxidantes. [6] La capacidad de oxidación originalmente influenciada por el ozono se debilita, mientras que las especies halógenas ahora mantienen la capacidad de oxidación. Esto cambia los ciclos de reacción y los productos finales de muchas reacciones atmosféricas. Durante los eventos de agotamiento de la capa de ozono, la química mejorada de los halógenos puede oxidar eficazmente los elementos gaseosos reactivos. [4]
La diferente reactividad de los halógenos en comparación con los OH y el ozono tiene amplios impactos en la química atmosférica . Estos incluyen la eliminación y deposición casi completa de 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 debido a 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 capa de hielo marino del Ártico tengan fuertes efectos sobre la activación de halógenos y los eventos de agotamiento del ozono. El cambio climático inducido por el hombre afecta la cantidad de nieve y capa de hielo en el Ártico, alterando la intensidad de las emisiones de óxido de nitrógeno. [4] El aumento de los niveles básicos de óxido de nitrógeno aparentemente refuerza el consumo de ozono y la potenciación de los halógenos.