Hoofdstuk 5. Waterkwaliteit en Luchtverontreiniging
opbouw- en afbraakreactie van de ozonlaag wordt verstoord, en zich uiteindelijk een nieuwe, fors lagere evenwichtsconcentratie van ozon zal instellen.
Het schema is bijna identiek aan het algemene schema voor een radicaal-ketenreactie. Voor een CFK R−Cl die chloorradicalen levert luidt ze:
initiatie R−Cl−→hν R•+Cl•
propagatie 1 Cl•+O3−−→ClO•+O2 propagatie 2 ClO•+O•−−→Cl•+O2 terminatie Cl•+Cl•−−→Cl2
Aan dit schema is te zien dat de chloorradicalen op twee manieren aangrijpen op natuurlijke ozon opbouw- en afbraakreacties - enerzijds door ozon af te breken via propagatiereactie 1, anderzijds door gebruik maken van het zuurstofradicaal O• in propagatiereactie 2, waarbij het chloorradicaal wordt teruggevormd. Voor fluor verloopt het schema identiek.
CFK’s zijn de belangrijkste oorzaak van de afbraak van de ozonlaag. Vanwege de grote bedreiging is de wereld snel in actie gekomen. Al in 1979 werd het verboden in de Verenigde Staten om CFK’s als drijfgas in spuitbussen te gebruiken; in 1987 werd het Verdrag van Montreal gesloten gericht op het uitfaseren van CFK’s en andere gechloreerde, fluor- en broom- koolwaterstoffen die een bedreiging vormen voor de ozonlaag. In vervolg conferenties werd deze uitfasering versneld, mede omdat in 1980 het gat in de ozonlaag was ontdekt, dat in de jaren daarna telkens groter bleek te worden. Uiteindelijk is een uitgebreide lijst van 95 ozon-afbrekende stoffen opgesteld, waarvan de productie wereldwijd wordt uitgefaseerd.
Stikstofmonoxide NO kan een zelfde rol spelen als de halogeenradicalen – NO is een stabiel mole- cuul, maar heeft ook een ongepaard elektron3:
propagatie 1 NO + O3−−→NO2+O2 propagatie 2 NO2+O•−−→NO + N2
In de stratosfeer kan NO worden gevormd uitdistikstofoxide, N2O. In tegenstelling tot NO en NO2 kan dit molecuul de stratosfeer bereiken. Aldaar kan het onder invloed van UV-straling via fotochemi- sche reacties uiteenvallen in NO volgens de overall reactie:
2 N2O−→hν 2 NO +N2
Stikstofmonoxide heeft ook nog een andere rol in de atmosfeer; de tijdens de ketenreactie gevormde NO2kan ook reageren met het ClO•uit de afbraakcyclus met chloor. Daaruit ontstaat ClONO2, chloor- nitraat. Een tweede reactie is die met het hydroxylradicaal tot salpeterzuur (zie §5.7.3). Beide stoffen kunnen uiteindelijk via hoge bewolking uitgewassen worden, waardoor uiteindelijk ozon-afbrekende stoffen uit de atmosfeer worden verwijderd.
Uiteindelijk heeft NO dus twee effecten op de ozonlaag: enerzijds zorgt ze voor een extra mecha- nisme voor afbraak van ozon, anderzijds reduceert de aanwezigheid van NO de afbraakroutes die lopen via het hydroxylradicaal en het chlooroxide radicaal. Het netto effect hangt af van de hoogte: boven de 25 [km] overheerst de afbraak, in het lagere gedeelte van de troposfeer overheerst de gunstige interfe- rentie met afbraakcyclus veroorzaakt door halogeenradicalen afkomstig van CFK’s.
5.7.3 Secundaire Luchtverontreiniging
Fotochemische reacties spelen een hoofdrol bij het ontstaan van secundaire luchtverontreining. Dit is een verzamelterm voor verschillende vormen van luchtverontreiniging die door chemische reactie ontstaat uit primaire luchtverontreiniging – deze reageert met andere luchtverontreiniging of met stoffen die al aanwezig zijn in de atmosfeer.
Bij de zuivering van de atmosfeer speelt het hydroxyl radicaal OH•een belangrijke rol. Hydroxylra- dicalen worden in een schone atmosfeer gevormd uit ozon en water onder invloed van licht4:
3uit het Periodiek Systeem is te zien dat N 5 valentie-elektronen heeft, terwijl O er 6 heeft. Dat leidt in NO dus tot een molecuul met 5 elektronenparen en ´e´en ongepaard elektron, een radicaal! Waarom NO dan toch stabiel is volgt uit de quantumchemie; dit voert echter te ver voor spm1530.
4O*geeft hier aan dat er zuurstofradicalen worden gevormd die in
”aangeslagen toestand” verkeren
— PDF van 21 juni 2013— 55
