I atmosfærisk kemi er en nul-cyklus en katalytisk cyklus, der blot omdanner kemiske forbindelser uden at resultere i nettoproduktion eller fjernelse af nogen komponent. [1] I stratosfæren er nul cyklusser og når nul cyklusser bryder meget vigtige for ozonlaget .
En af de vigtigste nul-cyklusser finder sted i stratosfæren, med fotolyse af ozon af fotoner med bølgelængder mindre end 330 nm. Som et resultat af fotolyse dannes der monoatomisk oxygen, som derefter reagerer med diatomisk oxygen til dannelse af ozon. [2] Der er ingen netto molekylær eller atomær ændring, men denne reaktion omdanner fotonenergi til termisk energi og opvarmer stratosfæren. [3]
O 3 + hv (λ < 330 nm) → O 2 + O ( 1 D) (Her ( 3 P) - grundtilstand , ( 1 D) - exciteret tilstand )
O ( 1 D) + M → O ( 3 P) + M
O ( 3 P) + O 2 → O 3
I alt: hv → H
nul-cyklussen kan brydes i nærværelse af visse molekyler, hvilket resulterer i en nettostigning eller et fald i ozon i stratosfæren. Et vigtigt eksempel er NOx-emissioner til stratosfæren. [2] NO x reagerer med både atomart oxygen og ozon, hvilket resulterer i en nettoreduktion af ozon. Dette er især vigtigt om natten, hvor NO2 ikke kan fotolyseres.
NO + O 3 → NO 2 + O 2
NO 2 + O( 1 D) → NO + O 2
I alt: O 3 + O( 1 D) → 2O 2 (nettotab af ozon)
Nul cyklusser kan også forekomme i troposfæren. Et eksempel er den nul-cyklus, der opstår i løbet af dagen mellem NOx og ozon.
Nul cyklus af troposfæren
O 3 + NO → O 2 + NO 2
NO 2 + hν → NO + O( 3 P)
O ( 3 P) + O2 + M → O3 + M
I alt: hv → H
Denne cyklus forbinder ozon med NOx i troposfæren i dagtimerne. I ligevægten beskrevet af Leighton-relationen bestemmer solstråling og forholdet NO 2 : NO ozonindholdet og maksimerer det omkring kl.