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大気化学において、ヌルサイクルとは、化学種を単純に相互変換する触媒サイクルであり、いかなる成分の純生成や除去にもつながらない。[1]成層圏では、ヌルサイクルとヌルサイクルが破られるタイミングはオゾン層にとって非常に重要である。
最も重要なヌルサイクルの1つは成層圏で発生し、波長330ナノメートル未満の紫外線光子によるオゾンの光分解が起こります。この光分解により一原子酸素が生成され、これが二原子酸素と反応してオゾンが生成されます。 [2]しかし、分子や原子の純変化はありません。全体として、この反応は紫外線光子のエネルギーを熱に変換し、成層圏を温めます。[3]
O 3 + hv (λ < 330 nm) → O 2 + O ( 1 D)
O ( 1 D) + M → O ( 3 P) + M
O ( 3 P) + O 2 → O 3
ネット: hv → H
特定の分子の存在により、このヌルサイクルが破壊され、成層圏のオゾンが純増または減少することがある。重要な例の1つは、成層圏へのNO x排出である。NO x は原子酸素とオゾンの両方と反応し、オゾンの純減少につながる。[2]これは、NO 2 が光分解できない夜間に特に重要である。
NO + O 3 → NO 2 + O 2
NO 2 + O( 1 D) → NO + O 2
正味：O 3 + O( 1 D) → 2O 2（オゾンの純損失）
ヌルサイクルは対流圏でも発生することがあります。一例として、日中に NO xとオゾンの間で発生するヌルサイクルが挙げられます。
対流圏ヌルサイクル
O 3 + NO → O 2 + NO 2
NO 2 + hν → NO + O( 3 P)
O ( 3 P) + O 2 + M → O 3 + M
ネット: hv → H
このサイクルは、昼間に対流圏のオゾンとNOxを結び付けます。レイトンの関係で説明される平衡状態では、太陽放射と NO 2 :NO 比によってオゾンの量が決まり、正午頃に最大になります。
参考文献
- ^ M.、Holloway、Ann (2010)。大気化学。Wayne、Richard P. Cambridge: RSC Pub. ISBN 9781847558077. OCLC 471801630.
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ ab ピッツ、バーバラ J. (2000)。上層大気と下層大気の化学：理論、実験、応用。ピッツ、ジェームズ N. サンディエゴ：アカデミック プレス。p. 661。ISBN 9780080529073. OCLC 162128929.
- ^ 「成層圏 - 概要」scied.ucar.edu。大気研究大学協会。2018年11月1日閲覧。