ads

Abstract

Ilmakehän halogeenien kemian, kuten bromi- ja klooriradikaalien katalyyttisen reaktion otsonin (O3) kanssa, tiedetään aiheuttavan pinnan otsonin tuhoutumista polaarisella alueella keväisin. Vaikka kloorin ja otsonin väliset alkureaktiot ilmakehässä tunnetaan hyvin, kloraatin (ClO3-) ja perkloraatin (ClO4-) muodostumiseen johtavat lopulliset hapettumisvaiheet ovat edelleen epäselviä, koska niiden esiintymisestä ja kohtalosta ilmakehässä ei ole suoraa näyttöä. Tässä tutkimuksessa esittelemme ensimmäisen korkearesoluutioisen ympäristön kaasufaasin HClO3:n (kloorihappo) ja HClO4:n (perkloraattihappo) datasarjan, joka on saatu kenttämittauksista Villumin tutkimusasemalla, Station Nordilla, korkeassa arktisessa Pohjois-Grönlannissa (81°36′ pohjoista leveyttä, 16°40′ läntistä pituutta) keväällä 2015. Kaasufaasissa olevan HClO3:n ja HClO4:n havaitsemiseksi käytettiin uusinta kemiallista ionisaatiota käyttävää ilmakehänpaine-rajapinta-aikamassaspektrometriä (CI-APi-TOF) negatiivisessa ionimoodissa, jossa reagenssi-ionina oli nitraatti-ioni. HClO3:n ja HClO4:n merkittäviä pitoisuuksia mitattiin vain keväisten otsonikatovuustapahtumien aikana Grönlannissa, ja niiden pitoisuudet olivat jopa 9×105 molekyyliä cm-3. Ilmamassojen liikeratojen analyysi osoittaa, että otsonikatotapahtuman aikana ilma rajoittui lähelle pintaa, mikä osoittaa, että O3:lla ja meren jään/lumipeitteen pinnalla voi olla tärkeä rooli HClO3:n ja HClO4:n muodostumisessa. Käytimme korkeatasoisia kvanttikemiallisia menetelmiä laskeaksemme HClO3:n ja HClO4:n ultraviolettisäteilyn absorptiospektrit ja poikkileikkauksen kaasufaasissa arvioidaksemme niiden kohtaloa ilmakehässä. Kaiken kaikkiaan tuloksemme paljastavat HClO3:n ja HClO4:n esiintymisen otsonikatotapahtumien aikana, mikä voi vaikuttaa arktisen ilmakehän kloorikemiaan.