I atmosfärisk kemi är en nollcykel en katalytisk cykel som helt enkelt omvandlar kemiska föreningar utan att resultera i nettoproduktion eller avlägsnande av någon komponent. [1] I stratosfären är nollcykler och när nollcykler går sönder mycket viktiga för ozonskiktet .
En av de viktigaste nollcyklerna äger rum i stratosfären, med fotolys av ozon av fotoner med våglängder mindre än 330 nm. Som ett resultat av fotolys bildas monoatomiskt syre, som sedan reagerar med diatomiskt syre för att bilda ozon. [2] Det finns ingen nettomolekylär eller atomär förändring, men denna reaktion omvandlar fotonenergi till termisk energi, vilket värmer upp stratosfären. [3]
O 3 + hv (λ < 330 nm) → O 2 + O ( 1 D) (Här ( 3 P) - grundtillstånd , ( 1 D) - exciterat tillstånd )
O ( 1 D) + M → O ( 3 P) + M
O ( 3 P) + O 2 → O 3
Totalt: hv → H
nollcykeln kan brytas i närvaro av vissa molekyler, vilket resulterar i en nettoökning eller minskning av ozon i stratosfären. Ett viktigt exempel är NOx-utsläpp till stratosfären. [2] NO x reagerar med både atomärt syre och ozon vilket resulterar i en nettominskning av ozon. Detta är särskilt viktigt på natten när NO2 inte kan fotolyseras.
NO + O 3 → NO 2 + O 2
NO 2 + O( 1 D) → NO + O 2
Totalt: O 3 + O( 1 D) → 2O 2 (nettoförlust av ozon)
Nollcykler kan också förekomma i troposfären. Ett exempel är nollcykeln som sker under dagen mellan NOx och ozon.
Noll cykel av troposfären
O 3 + NO → O 2 + NO 2
NO 2 + hν → NO + O( 3 P)
O ( 3 P) + O2 + M → O3 + M
Totalt: hv → H
Denna cykel kopplar ozon till NOx i troposfären under dagtid. I den jämvikt som beskrivs av Leighton-relationen bestämmer solstrålningen och förhållandet NO 2 : NO ozonhalten och maximerar den runt middagstid.