环境科学 Environmental Science 2.4环境问题的成因：化学过程 光化学反应 自由基反应 酸碱平衡 氧化还原反应 污染物的迁移转化 多介质中归趋模式 参考书：环境化学，戴树桂主编， 高等教育出版社， 1997 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 2.4 环境问题的成因：化学过程 光化学反应 自由基反应 酸碱平衡 氧化还原反应 污染物的迁移转化 多介质中归趋模式 参考书：环境化学，戴树桂主编， 高等教育出版社， 1997
24环境问题的成因：化学过程 环境科学 光化学反应 Envlronmental Science S9p62000 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 2.4 环境问题的成因：化学过程 光化学反应
环境科学 Envlronmental Science To mesosphere and thermosphere 50 ----Stratopause 40 Stratosphere 30 Ozone shield Good Ozone! 20 Tropopause Clouds and weather Troposphere 10 Pollutants Bad Ozone! 0 -50-25 025 Temperature ('C) 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 Good Ozone! Bad Ozone!
环境科学 Envlronmental Science 80 Lhasa Everest Region o USSA 60 40 20 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Ozone density (1012 Molecule cm-3) 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 0 2 0 4 0 6 0 8 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Altitude (km asl) Ozone density (1012 Molecule cm-3 ) Lhasa Everest Region USSA
环境科学 What is a Dobson Unit? The unit is named after G.M.B.Dobson,one of the first scientists to Area Covered by investigate atmospheric Column 0z0ne(~1920-1960).He designed the 'Dobson Spectrometer'-the standard instrument used to measure ozone from the ground.The Dobson All the Ozone over a certain spectrometer measures area is compressed down to 0°Cand1 atm pressure. the intensity of solar UV radiation at four It forms a slab 3mm thick, corresponding to 300 DU. wavelengths,two of which are absorbed by ozone and two of which are not. http://jwocky.gsfc.nasa.gov/dobson.html 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 The unit is named after G.M.B. Dobson, one of the first scientists to investigate atmospheric ozone (~1920 - 1960). He designed the 'Dobson Spectrometer' - the standard instrument used to measure ozone from the ground. The Dobson spectrometer measures the intensity of solar UV radiation at four wavelengths, two of which are absorbed by ozone and two of which are not. http://jwocky.gsfc.nasa.gov/dobson.html What is a Dobson Unit?
环境科学 Envlronmental Science Sunlight Brown photochemical smog Nitrogen oxides and volatile organic compounds (b)Photochemical smog Copyright 2005 Pearson Prentice Hall,Inc. 北京大学环境科学与工程学院
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环境科学 光解反应 A+hw→B+C 光解速率 =-k,LA0 dt k。=∫(2)(2)jnL(,o,hod =J(2)-(a)F()dn 反应或生成分子数 量子产率 吸收光子数 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 = 反应或生成分子数 量子产率 吸收光子数 光解速率 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , , p k L d d F d = = A h B C + ⎯⎯→ + [ ] p d A k A dt = − 光解反应
平流层O,的光解反应 环境科学 与O,的生成 02+hw(<242.4nm)→20(3P) hv(<175.0nm)-→O(3P)+O(D) hw(<133.2nm)→O(3P)+O(S) 0(P)+02M→0 O3+hw(<310m)→O2(△s)+O(D) 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 平流层O2的光解反应 与O3的生成 3 2 3 2 3 ( 242.4 ) 2 ( ) ( ) M O h nm O P O P O O + → + ⎯⎯→ 1 1 3 2 ( 310 ) ( ) ( ) O h nm O O D + → + g 3 1 3 1 ( 175.0 ) ( ) ( ) ( 133.2 ) ( ) ( ) h nm O P O D h nm O P O S → + → +
环境科学 Envlronmental Science 氟氯碳对同温层臭氧的影响图示 反应系列 紫外细射 CFCI 一氧化氯 氣自由基 氯自由基 臭氧 (0) 氧分子 CFCl (0) CFC +hv(175-220nm)->CFCL +CI CFCl,+hv (175-220nm)->CFCI+CI 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 CFCl + h − nm →CFCl +Cl 3 2 (175 220 ) CF Cl + h nm →CF Cl +Cl 2 2 2 （175-220 )
南极臭氧层空洞形成 环境科学 光化学机制 Envlronmental Science CIO+BrO→Cl+Br+O, ClO+ClO+M→CIOOC1+M C1+O3→C10+O, CIOOC1+hv→Cl+ClOO COO+M→C1+O,+M Br+O3-→BrO+O, 2C1+20,-→2C10+30, 203→302 203→30 1个C1可以催化破坏100000个臭氧分子！ 北京大学环境科学与工程学院
北京大学环境科学与工程学院 南极臭氧层空洞形成 光化学机制 2 3 2 3 2 2 2 2 3 2 3 ClO ClO M ClOOCl M ClOOCl hv Cl ClOO ClOO M Cl O M Cl O ClO O O O + + → + + → + + → + + + → + → 2 3 2 3 2 3 2 2 3 ClO BrO Cl Br O Cl O ClO O Br O BrO O O O + → + + + → + + → + → 1个Cl可以催化破坏100000个臭氧分子!