第二篇--大气环境化学气相大气化学资料优秀PPT.ppt

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1、1其次章其次章 气相大气化学气相大气化学2.1 2.1 大气光化学反应基础大气光化学反应基础一一 光化学概念光化学概念光化学是探讨在紫外和可见光的作用下物质发生化学光化学是探讨在紫外和可见光的作用下物质发生化学反应的学科。反应的学科。光化学反应不同于热化学反应：光化学反应不同于热化学反应：光化学反应的活化主要通过分子吸取确定波长的光来光化学反应的活化主要通过分子吸取确定波长的光来实现；而热化学反应的活化主要是分子从环境中实现；而热化学反应的活化主要是分子从环境中吸热而实现。光化学反应受温度影响小，有些反吸热而实现。光化学反应受温度影响小，有些反应在很低温度亦能发生。（接近应在很低温度亦能发生。

2、（接近0K0K）光活化的分子与热活化分子的电子分布及构型有很大光活化的分子与热活化分子的电子分布及构型有很大不同。光激发态的分子事实上是基态分子的电子不同。光激发态的分子事实上是基态分子的电子异构体。异构体。被光激发的分子具有较高的能量，可得到高内能的产被光激发的分子具有较高的能量，可得到高内能的产物，如自由基，双自由基等。物，如自由基，双自由基等。342.1 2.1 大气光化学反应基础大气光化学反应基础v光化学反应的初级过程和次级过程光化学反应的初级过程和次级过程 v化学物种吸取光能后可产生光化学反应的初级过程和次级过化学物种吸取光能后可产生光化学反应的初级过程和次级过程。程。v初级过程包括

3、化学物种吸取光能后形成激发态物种以及该激初级过程包括化学物种吸取光能后形成激发态物种以及该激发态可能发生发态可能发生 v 的反应。的反应。vA+hv=A*hv-光量子光量子 A*-物种物种A的激发态。的激发态。v随后激发态可能发生如下几种反应随后激发态可能发生如下几种反应(退激过程退激过程)：vA*=A+hv 。(1)光物理过程，通过辐射荧光或磷光光物理过程，通过辐射荧光或磷光而失活。而失活。vA*+M=A+M。(2)激发态物种与其它分子激发态物种与其它分子M碰撞，将碰撞，将能量传给能量传给 v M，本身又回到基态。碰撞失活，光物理，本身又回到基态。碰撞失活，光物理过程。过程。vA*=B1+B

4、2+。(3)光离解，光化学反应过程。光离解，光化学反应过程。vA*+C=D1+D2+。(4)A*与其它分子反应生成新物种。与其它分子反应生成新物种。52.1 2.1 大气光化学反应基础大气光化学反应基础次级过程是指在初级过程中反应物和产物之间进一步反应。比如大次级过程是指在初级过程中反应物和产物之间进一步反应。比如大气中氯化氢的光化学反应过程。气中氯化氢的光化学反应过程。HCl+hv=H+Cl（初级过程，激发（初级过程，激发-光离解）光离解）H+HCl=H2+Cl（次级过程，反应物和产物之间反应。）（次级过程，反应物和产物之间反应。）Cl+Cl=Cl2 （次级过程，产物之间的反应。）（次级过程

5、，产物之间的反应。）对于环境化学而言，光离解等化学过程特别重要，气态污染物通常对于环境化学而言，光离解等化学过程特别重要，气态污染物通常可参与这些反应而发生转化。可参与这些反应而发生转化。二、光化学基本定律二、光化学基本定律光化学第确定律光化学第确定律光化学第确定律也称光化学第确定律也称GrotthusDraper定律：只有被分子吸取的定律：只有被分子吸取的光，才能有效地引起分光，才能有效地引起分 子的化学反应。子的化学反应。6v光化学其次定律（Stark-EinsteinLaw)v发生光化学变更是由于分子吸取一个光量子的结果。或者说，在光化学反应的初级过程，被吸取的一个光子只能激活一个分子。

6、v量子产率：光化学反应的效率通常用量子产率表示。=分解或生成的分子数/吸取的光量子数v的数值表示所吸取光子在光化学反应中的利用效率，假如在光化学反应中包含有链式反应，则1（某些反应中可达106以上）；假如在过程中发生光聚合或光缔合，则1。72.1 2.1 大气光化学反应基础大气光化学反应基础三、三、态能级图态能级图分子的电子组态是指分子轨道中电子的分布及自旋状态分子的电子组态是指分子轨道中电子的分布及自旋状态.态能级图是态能级图是表示分子的基态，激发单重态和三重态的相对能态图。表示分子的基态，激发单重态和三重态的相对能态图。单重态（单重态（S）：在能量低的和能量高的分子轨道上两个电子自旋配对）

7、：在能量低的和能量高的分子轨道上两个电子自旋配对时，即自旋反平行时的状态。时，即自旋反平行时的状态。Singlet的首字母。的首字母。三重态（三重态（T）triplet：在能量低的和能量高的分子轨道上两个电子自：在能量低的和能量高的分子轨道上两个电子自旋不配对时，即自旋平行时的状态。旋不配对时，即自旋平行时的状态。单重态和三重态的名称源于历史上的试验结果：单重态和三重态的名称源于历史上的试验结果：当一束分子（或原子）射线通过强磁场时，处于某种电子组态当一束分子（或原子）射线通过强磁场时，处于某种电子组态的原子或分子，可分裂为三个可辨别的状态（有三个能阶）就称这的原子或分子，可分裂为三个可辨别的

8、状态（有三个能阶）就称这样的原子或分子处于三重态。假如磁场不分裂射线束，则这样的分样的原子或分子处于三重态。假如磁场不分裂射线束，则这样的分子或原子处于单重态。子或原子处于单重态。2.1 2.1 大气光化学反应基础大气光化学反应基础*Es 8 8，9：光化学过程。分子吸取光能成为激发态而发生 各种反应。S1 6 9 T1 6 S1=T1+热量，不同电子组态间的跃迁.“系间窜跃”。*S0 7 T1=S0+热量，“系间窜跃”。1 3 5 2 4 71单重态-单重态吸取；2单重态-三重态吸取 3荧光：单重态-单重态放射时，放射的光称荧光。电子组态未变更；4T1-S0 磷光：三重态-单重态放射时，放射

9、的光。电子组态变更。5 S1=S0+热量，热失活，受激发分子与其它分子碰撞，“系内窜跃”。*122.2 2.2 氮氧化物的气相反应氮氧化物的气相反应v 氮氧化物是大气中主要的气态污染物之一，它的主要人为来源是矿物燃料氮氧化物是大气中主要的气态污染物之一，它的主要人为来源是矿物燃料的燃烧。燃烧过程中，在高温状况下，空气中的氮与氧化合而生成氮氧化物，其的燃烧。燃烧过程中，在高温状况下，空气中的氮与氧化合而生成氮氧化物，其中主要的是一氧化氮。一氧化氮还可进一步被氧化成二氧化氮、三氧化氮和五氧中主要的是一氧化氮。一氧化氮还可进一步被氧化成二氧化氮、三氧化氮和五氧化二氮等，它们溶于水后可生成亚硝酸和硝酸

10、。化二氮等，它们溶于水后可生成亚硝酸和硝酸。v 另外，氮氧化物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生光化学烟雾。氮另外，氮氧化物与其他污染物共存时，在阳光照射下可发生光化学烟雾。氮氧化物在大气中的转化是大气污染化学的一个重要内容。氧化物在大气中的转化是大气污染化学的一个重要内容。132.2 2.2 氮氧化物的气相反应氮氧化物的气相反应1 1、氮氧化物的基本反应、氮氧化物的基本反应 NO2 NO2可以与可以与O O或或O3O3反应生成反应生成NO3NO3。NO3NO3可以和可以和NONO反反应或光解作用再生成应或光解作用再生成NO2NO2或者再与或者再与NO2NO2反应生成反应生成N2O5N2O

11、5。N2O5N2O5与与H2OH2O作用形成作用形成HNO3HNO3。NO NO氧化为氧化为NO2NO2可按下式进行：可按下式进行：NO+O3 NO+O3 NO2+O2 NO2+O2 在日光照射下，在日光照射下，NONO也可被自由基也可被自由基OHOH、CH3OCH3O、CH3O2CH3O2 和和CH3COO2CH3COO2 等氧化，其反应式：等氧化，其反应式：OH OH +NO +NO HONO HONO CH3O CH3O +NO +NO CH3ONO(CH3ONO(烷基亚硝酸酯烷基亚硝酸酯)142.2 2.2 氮氧化物的气相反应氮氧化物的气相反应 CH3O2+NO CH3O+NO2 RO

12、2+NO RO+NO2 NO2在日光照射下可与OH和O3等反应，其反应式：OH+NO2 HNO3 O3+NO2 NO3+O2 1516 2.2 2.2 氮氧化物的气相反应氮氧化物的气相反应2 2、NONO、NONO2 2和和O O3 3的基本光化学循环的基本光化学循环 NO、NO2和O3的基本光化学循环是大气光化学过程的基础，当大气中NO与NO2和阳光同时存在时，O3就作为NO2光分解的产物而生成。NO2+h NO+O O+O2+M O3+M M为空气中的N2、O2或其它第三者分子。O3+NO NO2+O217Nitrogen oxides:Health EffectsNOvCellular

13、inflammation at very high concentrations.vMay be incorporated into hemoglobin in the blood to interfere with the transport of oxygen around the body.NO2virritate the lungs vlower resistance to respiratory infection such as influenza.18Nitrogen oxides:Sources and sinksSourcesvFuelcombustioninpowerpla

14、ntsandautomobiles.N2+O2-NO2NO+O2-2NO2vNaturalsources:electricalstorms;bacterialdecompositionofnitrogen-containingorganicmatter 19NOx emission sources in Hong Kong20Nitrogen oxides:Atmospheric chemistryInterconversion of NO and NO2NO2+hv NO+O(1)O+O2+M O3+M(2)NO+O3 NO2+O2(3)NO2+hv NO+O(1)O+O2+M O3+M(2

15、)HO2.+NO NO2+OH(4)RO2.+NO NO2+RO.(5)No net O3 formationO3 is formedNet of(1)+(2)+(5):RO2.+O2 O3+RO.NO2 is capable of absorbing visible light(SO2vOxidationofH2S:2H2S+3O2-2SO2+2H2OH2S is produced as an end product of the anaerobic decomposition of S-containing compounds by micro organisms.vOxidation o

16、f DMS(dimethylsulfide,volatilesubstancefromocean)Sinkv Converted into sulphuric acid in either gas or liquid phase36SO2 emission sources in Hong Kong37Formation of sulfuric acid and sulfate from SO2vIn gas-phaseSO2+.OH+M HOSO2.+MHOSO2.+O2 HO2.+SO3SO3+H2O+M H2SO4+M vIn aqueous phase,dissolved SO2 is

17、oxidized to sulfate by O3(dominant pathway when pH5)H2O2(dominant pathway when pHCaO+CO2,CaO+SO2-CaSO3.CaSO3isremovedfromthestackbyanelectrostatic precipitator.2.removalofSfromsmokestacksbeforeenteringtheatmosphere.Flue-gasdesulfurization:SO2iswashedfromthechimney(flue)gasesbyabsorptioninanalkalines

18、olution.39Sulfur dioxide:Control strategies(Continued)3.DilutiondaljunInstallationoftallstacksreducesSO2levelsintheimmediateneighborhoodbydispersingthemmorewidely 402.4 2.4 光化学烟雾光化学烟雾 汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在阳光(紫外线)作用下发生光化学反应生成二次污染，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体污染物，也有气溶胶)所形成的烟雾污染现象，

19、称为光化学烟雾。光化学烟雾的表观特征是烟雾充溢，大气能见度降低。光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低，气温为2432的夏季晴天。Photochemical smogSmogderivesfromacombinationofthewordssmokeandfog.41Photochemical air pollution4243 2.4 2.4 光化学烟雾光化学烟雾 汽车尾气以及石油和煤燃烧废气是形成光化学烟雾的主要污染源。汽车尾气以及石油和煤燃烧废气是形成光化学烟雾的主要污染源。空气中空气中O3O3和和PANPAN（过氧乙酰硝酸酯）及其他化合物是烟雾形成的指（过氧乙酰硝酸酯）及其他化合物是烟雾

20、形成的指标。标。发生光化学烟雾还必需有烃类参与，烯烃特殊能使烟雾形成，也必发生光化学烟雾还必需有烃类参与，烯烃特殊能使烟雾形成，也必需有需有NOxNOx参与，参与，NOxNOx是建立导致烟雾形成的起始光化学过程。是建立导致烟雾形成的起始光化学过程。光化学烟雾形成条件：光化学烟雾形成条件：（1 1）有引起光化学反应的紫外线。）有引起光化学反应的紫外线。（2 2）有烃类特殊是烯烃的存在能引起光化学烟雾。）有烃类特殊是烯烃的存在能引起光化学烟雾。（3 3）有）有NOxNOx参与，导致形成烟雾起始的光化学反应。参与，导致形成烟雾起始的光化学反应。44 2.4 2.4 光化学烟雾光化学烟雾（一）光化学烟

21、雾的形成机理（一）光化学烟雾的形成机理 碳氢化合物和氮氧化物的相互作用过程。碳氢化合物和氮氧化物的相互作用过程。1 1、污污染染空空气气中中NO2NO2的的光光解解是是光光化化学学烟烟雾雾形形成成的的起起始始反反应应(供供应应自由基自由基,引发链反应引发链反应)。2 2、碳碳氢氢化化合合物物被被OHOH、O O等等自自由由基基和和O3O3氧氧化化，导导致致醛醛、酮酮、醇醇、酸酸等等产产物物以以及及重重要要的的中中间间产产物物RO2RO2、HO2HO2、RCORCO 等自由基的生成。等自由基的生成。3 3、过氧自由基引起、过氧自由基引起NONO向向NO2NO2转化，并导致转化，并导致O3O3和和

22、PANPAN等生成。等生成。45烟雾箱模拟结果烟雾箱模拟结果显示显示,NO、HC下降时，下降时，O3，NO2，PAN上升；上升；NO耗尽时耗尽时NO2达峰值；达峰值；NO2下下降时，降时，O3，PAN，HCHO上上升。说明升。说明NO，HC在光照下，在光照下，HC消耗，消耗，NO向向NO2转化，转化，O3，PAN，HCHO生成。生成。46Good Ozone and Bad OzonevStratospheric ozone protect lives on Earth from harmful effects of UV radiation.vTropospheric ozone:Causi

23、ng respiratory distress and eye irritationDestroying plantsProducing cracks in rubberOzone is a strong oxidant,reacts with molecules containing C=C double bonds,forming epoxies.47Two types of air pollutants:primary vs.secondary vPrimary pollutants:released directly from sourcesExamples:CO,SO2,NOxvSe

24、condary pollutants:formed through chemical reactions of the primary pollutants and the constituents of the unpolluted atmosphere in the air.Example:O348Formation of ozoneNO2+hv NO+O(1)O+O2+M O3+M(2)NO+O3 NO2+O2(3)NO2+hv NO+O(1)O+O2+M O3+M(2)HO2.+NO NO2+OH(4)RO2.+NO NO2+RO.(5)No net O3 formationO3 is

25、 formedNet of(1)+(2)+(5):RO2.+O2 O3+RO.NO2 is capable of absorbing visible light(400 nm)to produce O.49Sources of RO2.:Oxidation of hydrocarbonsRH+OH R.+H2OR.+O2 RO2.A single organic radical can produce many peroxy radicals by successive rounds of O2 combination and fragmentation.50Example:Oxidation

26、 of carbon monoxideCO+.OH+O2CO2+HO2.HO2.+NONO2+.OHNO2+hvNO+OO+O2+MO3+MNet:CO+2O2+hvCO2+O3The net reaction can be viewed as a catalytic oxidation of CO to CO2.Net formation of O3 occurs.51Example:Oxidation of methaneCH4+.OH+O2CH3OO.+H2OCH3OO.+NOCH3O.+NO2CH3O.+O2HCHO+HO2.HO2.+NO.OH+NO2NO2+hNO+O(2x)O+O

27、2+MO3+M(2x)Net:CH4+4 O2 HCHO+H2O+2 O3The net reaction is that for each mole of methane oxidized,2 moles of O3 is produced.52Necessary ingredients for ozone formationvSunlightvNOx(NO,NO2)vHydrocarbons(VOCs:volatileorganiccarbon)VOCs+NOx+hn n O3+other pollutantsProduction of O atomProduction of RO2,wh

28、ich reacts with NO so that O3 could accumulate.53Necessary ingredients for ozone formationCH4+.OH+O2CH3OO.+H2OCH3OO.+NOCH3O.+NO2CH3O.+O2HCHO+HO2.HO2.+NO.OH+NO2NO2+hNO+O(2x)O+O2+MO3+M(2x)Net:CH4+4 O2 HCHO+H2O+2 O3VOCSunlight54Formation of oxidants other than O3vFormation of aldehydes(e.g.formaldehyde

29、)vFormation of PAN(peroxyacetyl nitrate)and its analogsROO.+NO2 ROONO2(peroxyalkyl nitrate)PAN55London smog and Los Angeles smogvLondon smog is characterized by high SO2 and particle concentration in the presence of fog.Also referred as sulfurous smogvLos Angeles smog is characterized by high oxidan

30、ts(mainly O3).It was first recognized in the Los Angeles area.The term smog is misleading in this case,as smoke and fog are not key components.The appropriate term is photochemical air pollution.56光化学烟雾的限制限制汽车废气的排放运用化学抑制剂-通过运用能消退OH自由基的化学抑制剂(depressant)使反应链受到抑制,从而抑制光化学烟雾的生成.化学抑制剂主要有:苯胺,苯酚,二苯胺,苯甲醛等,其中

31、以二乙基羟胺效果为佳.争议:化学抑制剂及其产物对动植物有害而造成进一步污染?592.5大气中化合物的半衰期和寿命在大气中化合物可发生多种反应，反应速率常数是该化台物在给定条件下反应进行快慢的量度。另外，常接受半衰期和寿命来表征在给定条件下，化合物在大气中存在的长短，半哀期(t1/2)定义为反应物浓度降到其初始浓度一半时所须要的时间。寿命()定义为反应物浓度降到其初始浓度的1/e时所须要的时间。它们都与反应速率常数有关，因此与化合物发生反应的级数有关，下表给出了它们之间的关系.60反应级数反应级数 反应反应 A的的 t1/2 A的生存期的生存期r一级一级 A产物产物 0.693/k1 1/k1二

32、级二级 A+B产物产物 0.693/(k2B)1/(k2B)三级三级 A+B+C产物产物 0.693/(k3BC)1/(k3BC)A随时间衰减随时间衰减,假定假定B和和C不随时间而削减不随时间而削减.612.2.6 6 平流层化学平流层化学AirsamplingfromremotelocationsacrosstheglobeshowtheMontrealProtocoltobeworking:anthropogenichalocarbonspeakednearthebeginningof1994,andareontheirwaydown.Theozonelayerisstillthinnin

33、gbutshouldbegintorecoverbytheturnofthecentury,providedtheProtocolprovisionscontinuetobeenforced.62Ozone in the atmosphere63The ozone layer66v 1985 1985年英国科学家年英国科学家FarmanFarman等在南极等在南极Halley BayHalley Bay观测站观测站发觉早春时期南极上空臭氧急剧削减，即形成了所谓的发觉早春时期南极上空臭氧急剧削减，即形成了所谓的“臭臭氧洞氧洞”(ozone hole)”(ozone hole)，以后几年的视察均表

34、明，每年春季南，以后几年的视察均表明，每年春季南极上空平流层臭氧均削减极上空平流层臭氧均削减4040一一5050，深度相当于珠穆朗玛，深度相当于珠穆朗玛峰。大气平流层臭氧的破坏已成为当前人类所面临的重大全峰。大气平流层臭氧的破坏已成为当前人类所面临的重大全球环境问题之一。球环境问题之一。67v 近近30年来，人们渐渐相识到平流层大气年来，人们渐渐相识到平流层大气中的一些微量成分如含氯、含氢自由基、中的一些微量成分如含氯、含氢自由基、NOx等对平流层臭氧的损耗具有催化作用，等对平流层臭氧的损耗具有催化作用，而人类的某些活动能干脆或间接地向平流层而人类的某些活动能干脆或间接地向平流层供应这些物种，

35、使平流层臭氧遭到破坏。供应这些物种，使平流层臭氧遭到破坏。68 2.2.6 6 平流层化学平流层化学1 1、平流层化学反应、平流层化学反应 O2+h O2+h（240nm 240nm）2O 2O (1)(1)O+O2+M O+O2+M O3 O3 (2)(2)O3+h O3+h（325nm 325nm）O2+O2+O (3)O (3)O+O3 O+O3 2O2(2O2(消退反应消退反应)(4)(4)现在通常称这现在通常称这4 4个反应为个反应为ChapmanChapman循环循环.69Ozone formation and destruction in the stratosphere70 反

36、应反应(3)(3)并不能真正清除并不能真正清除O3O3，因为光解后产生的原子氧很快，因为光解后产生的原子氧很快与分于氧结合重新生成与分于氧结合重新生成O3 O3。但此过程中。但此过程中,臭氧吸臭氧吸 收了大量的太阳收了大量的太阳辐射，有效地爱护了地球生命免遭过量辐射的危害。因此，真正起辐射，有效地爱护了地球生命免遭过量辐射的危害。因此，真正起清除清除O3 O3 作用的应是反应作用的应是反应(4)(4)。71 Johmston Johmston曾作过计算，在曾作过计算，在45km45km以下的平以下的平流层中，通过反应流层中，通过反应(4)(4)消耗及迁移到对流层消耗及迁移到对流层的臭氧仅占臭氧

37、生成量的的臭氧仅占臭氧生成量的2020左右。因此推左右。因此推想在全球臭氧平衡中想在全球臭氧平衡中 确定存在着一些除反确定存在着一些除反应应(4)(4)以外的更重要的清除以外的更重要的清除O3O3的机制。的机制。72The important catalysts for stratospheric O3 destructionvHydroxy radical(OH).OH+O3=HO2.+O2HO2.+O=.OH+O2Net:O+O3=2 O2vChlorine and bromine(Cl and Br)Cl.+O3=ClO.+O2ClO.+O=Cl.+O2Net:O+O3=2 O2vNit

38、ric oxide(NO)NO+O3=NO2+O2NO2+O=NO+O2Net:O+O3=2 O2HOx cycleClOx cycleNOx cycle73Hydroxy radicalvAccounts for nearly one-half of the total ozone destruction in the lower stratosphere(16-20 km).vSourcesO3+hv(25 km,the net effect is to destruct O3.(NOx accounts for 50%of total ozone destruction in the m

39、iddle and upper troposphere.)In the lower stratosphere,the net effect is to protect O3 from destruction.79The catalytic destruction reactions described so far,together with the Chapman cycle,account for the observed average levels of stratospheric ozone,they are unable to account for the ozone hole

40、over Antarctica.The ozone depletion in the Antarctica is limited both regionally and seasonally.The depletion is too great and too sudden.These observations can not be explained by catalytic O3 destruction by ClOx alone.80Numbering system for CFCs and HCFCsCFC-XYZ1)Z=numberoffluorineatoms.2)Y=1+numb

41、erofhydrogenatoms.3)X=numberofcarbonatoms-1WhenX=0(i.e.,onlyonecarboncompound),itisomitted.4)Thenumberofchlorineatomsinthecompoundisfoundbysubtractingthesumoffluorineandhydrogenatomsfromthetotalnumberofatomsthatcanbeconnectedtothecarbonatoms.5)Examples:CCl2F2(CFC-12,refrigerant)CCl3F (CFC-11,blowing

42、 agent)CHClF2(CFC-22,refrigerant,blowing agent)C2Cl2F4(CFC-114)84 上上述述这这些些干干脆脆参参与与破破坏坏臭臭氧氧的的催催化化循循环环物物种种在在平平流流层层浓浓度度虽虽然然仅仅为为ppb量量级级，但但由由于于以以循循环环方方式式进进行行反反应应，一一个个污污染染物物分子平均可破坏上千个分子平均可破坏上千个O3分子分子!第一次对此作出重大贡献的是第一次对此作出重大贡献的是F.Sherwood Rowland和和 Mario Molina,他们是他们是1995年诺贝年诺贝尔化学奖获得者尔化学奖获得者.85v探探讨讨表表明明：在在众

43、众多多破破坏坏臭臭氧氧层层的的物物质质中中，ClOClO和和ClCl是是元元凶凶平平流流层层中中ClOClO和和ClCl主主要要来来自自氯氯氟氟烃烃探探讨讨还还发发觉觉平平流流层层中中真真正正破破坏坏臭臭氧氧的的是是ClCl，与与F F无无关关而而BrBr比比ClCl更更危危 急急，BrBr主主 要要 来来 自自 哈哈 龙龙(halon)(halon)，即即CF3BrCF3Br，CF2ClBrCF2ClBr及及C2F4Br2C2F4Br2等等89What is ozone?Ozone is a stable molecule composed of three oxygen atoms.Whi

44、le stable,it is highly reactive.The Greek word ozein means“to smell”and O3 has a strong pungent odor.Electric discharges in air often produce significant quantities of O3 and you may have smelled O3 near these sources.90v大气中臭氧来源随高度不同而异大气中臭氧来源随高度不同而异:近近地地的的对对流流层层，O O3 3是是由由雷雷电电、工工业业生生产产中中的的电电弧弧和和汽汽车车

45、电电火火花花等等途途径径形形成成.O.O3 3和和大大气气中中SOSO2 2、NONO2 2，HXHX，NHNH3 3等等易易反反应应，所所以以含含量量不定不定.91 大大气气中中臭臭氧氧只只占占千千万万分分之之几几，其其中中平平流流层层臭臭氧氧占占大大气气总总臭臭氧氧的的91在在高高度度为为1535km处处浓浓度度较较大大，但但最最大大处处也也只只有有大大气气的的十十万万分分之之一一左左右右依依据据估估算算，假假如如把把散散布布在在大大气气中中的的臭臭氧氧集集中中成成一一个个包包围围地地球球、靠靠近近海海平平面面的的臭臭氧氧层层，在在地地表表标标准准状状态态下下，只相当于只相当于3mm厚的薄

46、层厚的薄层92Typical ozone column valuesvTotal ozone column value ranges from 290 to 310 DU over the globe.vIf all the atmospheres ozone were brought down to the earths surface at standard pressure and temperature,it would produce a layer of about 3mm thick.vOzone depletion:when sum of ozone over height i

47、s lower than 2/3 of the normal value,we say ozone depletion occurs.93Express ozone abundancevTotal column ozone isthetotalamountofozoneintegratedfromthesurfacetothetopoftheatmosphere.vDobson Units(DU)isusedtoexpressthetotalcolumnozone,namedafterG.M.B.Dobson,ascientistwhoconductedpioneeringmeasuremen

48、tsofthestratosphereinthe1920sand1930s.vOneDUisthethickness,measuredinunitsofhundredthsofamillimeter(0.01mm),thattheozonecolumnwouldoccupyatstandardtemperatureandpressure(273Kand1atm)95v 现现代代分分析析化化学学测测定定结结果果说说明明：近近三三十十年年来来臭臭氧氧层层已已遭遭到到严严峻峻损损耗耗破破坏坏南南极极上上空空1979年年为为290DU，1987年年降降为为121DU，1991年年降降为为110DU19

49、94年年国国际际臭臭氧氧委委员员会会宣宣布布：1969年年以以来来，全全球球臭臭氧氧总总量量削削减减了了10%，南南极极上上空空下下降降了了70，南南极极上上空空已已出出现现了了大大面面积积的的臭氧洞臭氧洞96南极臭氧空洞南极臭氧空洞 (依据依据NASA卫卫星数据星数据)9899October ozone hole over Antarctic100Features of the ozone holevOzone depletion occurs at altitudes between 10 and 20 kmIf O3 depletion resulted from the ClOx cy

50、cle,the depletion would occur at middle and lower latitude and altitudes between 35 and 45 km.The ClOx cycle requires O atom,but in the polar stratosphere,the low sun elevation results in essentially no photodissociation of O2.The above observation could not be explained by the ClOx destruction mech