为什么用卫星测量大气BrO和ClO很重要?

Question

公告阿丽亚娜空间公司围绕两颗卫星JCSAT-17和GEO-KOMPSAT-2B运行，以支持亚洲的互联互通和环境监测提到GEO-KOMPSAT-2B它承载着地球同步环境监测光谱仪或GEMS UV/Vis (300-500 nm)成像光谱仪用于地球大气的高光谱成像。

乐器的目的给出如下

臭氧剖面和其他种类的总柱或总剖面。追踪物种:BrO, NO₂阿,_3.， OClO, SO₂和气溶胶

和它的主要任务目标被列为

• 摩尔分数
• ClO摩尔分数
• H₂O摩尔分数
• HC_3.溴摩尔分数
• 摩尔分数

其他任务目标如下

• HCHO总柱
• 无摩尔分数
• 没有₂总列
• 没有₂摩尔分数
• O_3.摩尔分数
• O_3.总列
• 所以₂摩尔分数
• 所以₂总列

我认为“摩尔分数”是相对浓度，“总列”是绝对浓度?

我看到仪器的目的中列出的一些物种并不是它的主要目标，但是哦，好吧。

问题:为什么大气BrO和ClO对测量和卫星测量如此重要? ClO在“目标”上和OClO在“目的”上有什么区别?

Answer 1

溴和氯会显著消耗大气中的臭氧。

研究人员哈佛大学状态:

值得注意的事实是，可能最重要的观测耦合气候迫使中纬度地表的紫外线剂量水平是观测到高(例如> 10 ppmv)水蒸气和低温(< 210 K)，同时测定中纬度平流层低层的溴和氯。

同样的,科学杂志状态:

卤素自由基化学对O的光化学去除约占三分之一_3.；涉及BrO的反应占了这一损失的一半。

另外，

．.．由此释放的氯和溴参与了臭氧的催化破坏。

T=246-314 K范围内BrO + ClO交叉反应的动力学研究

Answer 2

借口:在网络问题列表上看到这个问题引起了我对这个网站的兴趣。

我同意弗雷德在回答中提出的论点激进的所列卤素氧化物(如BrO, ClO)的特征，其中未配对电子有助于对物种的反应性。有些是被创造出来的原位在光辐射下，因而可能干扰臭氧的不断生成和分解查普曼周期．

为了展开这幅图，有一个很大的氯氧“家族”，其中一些的结构公式如下(每个含有一个点在化学意义上已经是一个自由基)和个人详细信息(氯氧化物)，和溴二氧化碳此外:

（图像信用）

然而，我要指出的是，OSCAR上最初的列表是关于GEMS的任务的意外的可能包含它所列出的错误HC3Br摩尔分数．首先，没有一种化合物可以像硫酸铜那样稳定地储存在瓶子里。的确，我推测，以类推氟氯化碳就像二氯甲烷而且氯仿，他们的目标是三溴甲烷，$ \ ce {CHBr3} $它有天然来源，也与大气臭氧有关。

注:类似于这里假定的化学误差，一些晶体学数据库中较早的数据条目错误地声明了对称P1美元．而最初提交的作者作为{1} $ $ P \酒吧例如，霍夫曼(Hofman)就提到过在这里)，就像第一个宋惠乔信号所描述的弗兰肯et al。

Answer 3

关于地球同步环境监测光谱仪(GEMS)本身:

该仪器的用途如下

臭氧剖面和其他种类的总柱或总剖面。追踪物种:BrO, NO2, O3, OClO, SO2和气溶胶

这是相当不准确和误导的。GEMS不跟踪BrO或OClO(或ClO)。它确实跟踪臭氧，但目标是对流层臭氧而不是平流层臭氧。GEMS是一种卫星仪器，其主要目标是对流层空气质量监测，而不是平流层化学。

我认为“摩尔分数”是相对浓度，“总列”是绝对浓度?

摩尔分数是某些大气成分的相对浓度与海拔高度的函数。将相对浓度转换为绝对量(例如，摩尔数或质量)，并从大气底部到顶部积分，得出该组分的“总列”量。

为什么用卫星测量大气BrO和ClO很重要?

这就是题目中提出的问题。

大量卤代烃间接造成臭氧损耗。这些卤代烃本身并不是消耗臭氧的物质。但如果这些化合物到达平流层上层，阳光就会从这些成分中分离出一个卤素原子。分离出来的氟原子往往很快与氢结合，形成极其稳定的氟化氢分子。氟几乎算不上臭氧消耗物质，因为氟化氢非常稳定。平流层的氟化氢最终扩散到对流层，在那里被水溶解并以雨的形式落下。

分离出来的氯原子和溴原子有着不同的命运。氯化氢和溴化氢远不如氟化氢稳定。氯和溴在HCl和hBr等储层和催化消耗臭氧的原子/氧化物形式之间交替。监测这些卤素很重要的关键原因是，平流层中大部分(约80%)氯和几乎一半(40-50%)溴是人为的。

引用:

莫利纳，马里奥J.等。南极平流层中硝酸氯、氯化氢和冰的化学:活性氯的释放。科学238.4831(1987):1253-1257。

Poulet, Gilles，等。“BrO+ HO2反应在溴平流层化学中的作用。”地球物理研究快报19.23(1992):2305-2308。

崔，元俊，等。“介绍地球同步环境监测光谱仪。”应用遥感学报12.4(2018):044005。

Kim, joon，等。“从太空监测空气质量的新时代:地球同步环境监测光谱仪(GEMS)。”美国气象学会通报2019(2019):00。

除了上述科学文章外，还有许多关于平流层化学的网页。例如,https://personal.ems.psu.edu/~brune/m532/meteo532_ch7_stratospheric_chemistry.htm