Produktionen av klorfluorkolväten, som skadar ozonskiktet, har förbjudits så långt det är möjligt. Dock, andra ämnen kan också riva hål i ozonskiktet i kombination med ispartiklar, som de som finns i moln. Forskare vid Ruhr-Universität Bochum, universitetet i Duisburg-Essen och Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg har upptäckt en möjlig mekanism för detta. De beskriver det i tidningen Fysiska granskningsbrev den 13 november 2018.

Arbetet var en del av ett mångårigt samarbete mellan lagen från Bochum, Duisburg-Essen, och Erlangen-Nürnberg ledd av professor Karina Morgenstern, Dr Cord Bertram, Professor Uwe Bovensiepen och professor Michel Bockstedte, som för närvarande fortsätter inom ramen för kompetensgruppen Ruhr Utforskar Solvation, eller Resolv för kort.

Organiska molekyler deponeras på ispartiklar

Kemiska processer kan väsentligt påverka vädret, klimatet och atmosfärens sammansättning. Kosmiska strålar eller UV -ljus ger energi för att dela kemiska föreningar. När det gäller brom, klor eller fluorföreningar, radikaler, dvs särskilt reaktiva molekyler, är formad. Dessa angriper ozonmolekylerna och kan utlösa kedjereaktioner i ozonskiktet. En tidigare laboratoriestudie hade visat att ispartiklar med en silverkärna kan främja sådana reaktioner. Teamet undersökte mekanismen bakom denna effekt i den aktuella studien.

I laboratoriet, forskarna producerade små ispartiklar och analyserade hur vissa föreningar innehållande klor eller brom interagerade med dem. De kondenserade ispartiklarna till koppar. I naturen, mineraldammpartiklar, bland annat, bildar kondensationskärnor för ispartiklarna.

Med hjälp av mikroskopiska och spektroskopiska metoder, de observerade att molekylerna företrädesvis fäste sig till defekter i isstrukturen. De omgivande vattenmolekylerna i isstrukturen omorienterade sig sedan och hydrerade molekylerna. Detta, i tur och ordning, gjorde det lättare att jonisera molekylerna i experimentet.

UV -strålning genererar radikaler

Forskarna bestrålade iskristallerna med de bifogade molekylerna med hjälp av UV -ljus, som upphetsade elektroner i ispartiklarna i närheten av molekylerna. Dessa upphetsade elektroner joniserade klor- och brombensenmolekylerna. Genom jonisering, molekylerna sönderdelades till organiska rester och mycket reaktiva klor- och bromradikaler.

"Mekanismen kan förklara vad som händer när UV-ljus träffar mineralförorenad is, "säger Cord Bertram." Våra resultat kan därmed hjälpa till att förstå de grundläggande processerna bakom fenomen som ozonhål. "