北京大学：《人类生存发展与环境保护 Development of Human Society and Environmental Protection》课程资源（教案课件讲义）第二部分 当代主要环境问题 第九章 臭氧层破坏——全球环境问题 ozone Depletion ozone Depletion-A global Issue A global Issue

第九章 臭氧层破坏—全球环境问题 ozone Depletion.A global Issue

第九章 一.臭氧层的形成及其作用 臭氧层的形成及其作用 臭氧层破坏—全球环境问题 ozone Depletion ozone Depletion-A global Issue A global Issue

近30年来,各国科学家经研究发现,在每年的春 季,南极上空臭氧层臭氧的浓度都会明显减 少,而且随着时间的推移,减少程度在逐年 剧

近30年来，各国科学家经研究发现，在每年的春 季，南极上空臭氧层臭氧的浓度都会明显减 少，而且随着时间的推移，减少程度在逐年加 剧

南极春季上 空臭氧浓度 的变化 1981-1999 September 1981 September 1987 September 1993 September 1999 Dobson Units

南极春季上 空臭氧浓度 的变化 1981-1999

内容提要 臭氧层的形成及其作用 臭氧层耗损的发现和研究 臭氧层破坏的原因 四.保护地球臭氧层的十五年

内容提要 一. 臭氧层的形成及其作用 二. 臭氧层耗损的发现和研究 三. 臭氧层破坏的原因 四. 保护地球臭氧层的十五年

臭氧层的形成及其作用 一形成与去除机制 03是大气圈中重要的化学组分,臭氧层是自然演化的产 物(大约在16~20亿年前)。在15~40km上空的02, 在太阳紫外辐射的作用下,发生着一系列化学和光化学反 应 臭氧层逐渐形成。在海水深处有了生命存在。大约在4亿 年前,生命从海洋登上陆地。先有臭氧层才有陆地↓的生 命

一. 臭氧层的形成及其作用 —形成与去除机制 ¾ O 3是大气圈中重要的化学组分，臭氧层是自然演化的产 物（大约在16 ∼ 20亿 年前）。在15 ∼40km上空的O 2 ， 在太阳紫外辐射的作用下，发生着一系列化学和光化学反 应 ¾臭氧层逐渐形成。在海水深处有了生命存在。大约在4亿 年前，生命从海洋登上陆地。先有臭氧层才有陆地上的生 命

1.臭氧的一般性质 Ozone Molecule 1849年首次被发现。 e=1165 是02的同素异形体,由三个氧原子 组成, 故名臭氧。是一种强氧化剂 可以和大气中很多物质反应。 03在近地面大气中的含量极少,大约20-40ppb(v/V)(相 当于40~80μg/m3),随纬度季节变化。 对流层03是一种人为的二次污染物,是光化学烟雾中最有 害的物质,可降低大气能见度、损伤植物、引起全球气候变 化并引发健康问题

1. 臭氧的一般性质 z1849年首次被发现。 z是O2的同素异形体，由三个氧原子 组成，淡兰色带有刺激气味的气 体，故名臭氧。是一种强氧化剂， 可以和大气中很多物质反应。 zO3在近地面大气中的含量极少，大约20-40ppb (v/v)（相 当于40∼80µg/m3），随纬度季节变化。 z对流层O3是一种人为的二次污染物，是光化学烟雾中最有 害的物质，可降低大气能见度、损伤植物、引起全球气候变 化并引发健康问题

03是平流层最重要的化学组分 ●在距地表15~40km的大气层中,03的浓度最 大,约集中了大气中90%的03。将具有较高浓度臭 氧的这层大气称为“臭氧层

O3是平流层最重要的化学组分。 z在距地表15∼40km的大气层中， O3的浓度最 大，约集中了大气中90%的O3。将具有较高浓度臭 氧的这层大气称为“臭氧层

大气臭氧的垂直分布 臭氧层 平流层臭氧 25 燃20 15 10 光化学烟雾 对流层臭氧 生成的臭氧 臭氧浓度

臭氧层 平流层臭氧 光化学烟雾 对流层臭氧 5 生成的臭氧 15 25 20 35 30 10 高度/km 臭氧浓度 大气臭氧的垂直分布

2臭氧层的形成与去除机制 Sidney Chapman1930年以纯氧体系中氧的光 解离和再结合平衡模型为依据,提出了关于平 流层臭氧的形成理论 O2+hy(<240nm)→0+O 反应产生的氧原子具有很高的化学活性,很快与 其他02发生进一步的化学反应,生成臭氧分子: ●生成的臭氧分子电离能很低(1.1eV),因而在太阳紫外线照 射下很容易被离解 o3+hy(<320nm)→0+O2 °在15~40km的大气层,形成了03层,实际上是02、0、和03达 到动态平衡的一层

2.臭氧层的形成与去除机制 Sidney Chapman1930年以纯氧体系中氧的光 解离和再结合平衡模型为依据，提出了关于平 流层臭氧的形成理论。 O2 +ｈע) λ＜240nm)→O + O 反应产生的氧原子具有很高的化学活性，很快与 其他O2发生进一步的化学反应，生成臭氧分子： O2 + O → O3 z生成的臭氧分子电离能很低（1.1eV），因而在太阳紫外线照 射下很容易被离解： O3 +ｈע) λ＜320nm)→O + O2 •在15∼40km的大气层，形成了O3层，实际上是O2 、O、和 O3达 到动态平衡的一层

Chapman机制 50 O2+hy→>20 )慢 O2+O+M→O3+M(2)快 Calculated C3+hy→O2+O (3)快 O3+O→202 (4)慢 e三三 30 Observed 2 Kim [[O2( k,f3 1/2 理论预测值与实测值的对照 10 10 全球浓度过高估计了约2倍 [o-1(1012 molecule cmr)

O2 + hγ → 2O (1) 慢 O2 + O + M → O3 + M (2) 快 O3 + hγ → O2 + O (3) 快 O3 + O → 2O2 (4) 慢 Chapman 机制 理论预测值与实测值的对照： 全球浓度过高估计了约2倍。 [O3]=[O2]( )1/2 k2f1[M] k4f3