第二章平流层化学、臭氧层 Chapter 2. Stratospheric Chemistry, The Ozone layer
第二章 平流层化学、臭氧层 Chapter 2. Stratospheric Chemistry, The Ozone Layer
1.简介 1·天气和大气圈 「天气圈由薄层夏盖地球 Air and Atmosphere表面的混合气体组成。 CO2(0.02-0.04%) The atmosphere consists O2(20.95%) of the thin laver of mixed 2(78.09%) I gases covering the earths surface Ar (argon, 0.93%) argon I lnf化l氫光化学反应,光解,光降 HO 1解 o Photochemical reactions ·紫外射线 photolysis, Ultraviolet radiation photodegradation
1. 简介 大气和大气圈 Air and Atmosphere CO2 (0.02-0.04%) O2 (20.95%) N2 (78.09% ) Ar (Argon, 0.93%) argon [ ] n. [化] 氩 H2O 紫外射线 Ultraviolet radiation 大气圈由一薄层覆盖地球 表面的混合气体组成。 The atmosphere consists of the thin layer of mixed gases covering the earth’s surface. 光化学反应，光解，光降 解 Photochemical reactions, photolysis, photodegradation
G1.简介 气相环境浓度单位 Environmental concentration units for gases Parts Per Million(ppm, 100) Parts Per Billion(ppb, 109); Parts Per Trillion(ppt, 102 Parts Per Hundred Million(pphm, 108 In order to emphasize that the concentration scale is based upon molecules or volumes rather than upon mass, a v(for volume) is sometimes shown as part of the unit, e. g 100 ppm or 100 ppmv. 1mg/L浓度的硝基苯水溶液相当于1ppm, 在空气中1mg的硝基苯也相当于1ppm吗?
1. 简介 气相环境浓度单位 Environmental Concentration Units for Gases Parts Per Million (ppm, 106 ); Parts Per Billion (ppb, 109 ); Parts Per Trillion (ppt, 1012) Parts Per Hundred Million (pphm, 108 ) In order to emphasize that the concentration scale is based upon molecules or volumes rather than upon mass, a v (for volume) is sometimes shown as part of the unit, e.g., 100 ppmv or 100 ppmv. 1 mg/L浓度的硝基苯水溶液相当于1 ppm， 在空气中1 mg/L的硝基苯也相当于1 ppm吗？
2.大气温度层结 大气温度层结 由于地球的旋转作用以 及距地面不同高度的各层次 Stratification of the 大气对太阳辐射吸收程度上 Atmosphere 的差异,使得描述大气状态 的温度、密度等气象要素在 垂直方向上呈不均匀分布 stratification 人们把静大气的温度和 密度在垂直方向上的分布称 为大气温度层结和大气密度 n.层化,成层,阶层的形成层结
大气温度层结 2. 大气温度层结 stratification [ ] n. 层化，成层，阶层的形成 由于地球的旋转作用以 及距地面不同高度的各层次 大气对太阳辐射吸收程度上 的差异，使得描述大气状态 的温度、密度等气象要素在 垂直方向上呈不均匀分布。 人们把静大气的温度和 密度在垂直方向上的分布称 为大气温度层结和大气密度 层结。 Stratification of the Atmosphere
2.大气温度层结 对流层 Troposphere 「气对流层 高度为11~12米;温度变化特点是:通常06K/100m;气体 垂直运动激烈;含有大气全部质量的3/4和几乎全部水气, 复杂的天气现象。(15℃~56℃) 平流层 Stratosphere n.[气]同温层 高度为12~50km;温度随高度的增高而递增;垂直对流少, 大气稳定。(-56℃~2℃)
对流层 Troposphere 高度为11~12米；温度变化特点是：通常0.6K/100 m；气体 垂直运动激烈；含有大气全部质量的3/4和几乎全部水气， 复杂的天气现象。(15℃~-56 ℃) 2. 大气温度层结 [ ] n. [气] 对流层 [ ] n. [气] 同温层 平流层 Stratosphere 高度为12～50 km；温度随高度的增高而递增；垂直对流少， 大气稳定。（-56℃ ~-2 ℃）
G2.大气温度层结 O2+h→0+0 小知识 135~176nm; decimeter(dm); centimeter(cm) 240~260nm millimeter(mm) micrometer(pm)(测微计、千分 O3+h→0+02 尺、微米); nanometer(nm); angstrom(A) 200-300 nm, 300-360 nm angstrom =254nm n埃(光谱线波长单位) O+O2+M→O3+ M: liter(L) milliliter(mL); microlitre(uL)
135~176 nm; 240~260 nm O3 + hv O + O2 200-300 nm, 300-360 nm λmax = 254 nm 小 知 识 decimeter (dm); centimeter (cm); millimeter (mm); micrometer (µm) (测微计、千分 尺、微米)； nanometer (nm); angstrom (Å); liter (L); milliliter (mL); microlitre (µL) 2. 大气温度层结 O + O2 + M O3 + M O2 + hv O + O angstrom [ ] n. 埃（光谱线波长单位）
2.大气温度层结 中间层 Mesosphere n.[气中间层 高度为48~78km;气温随高度的增加而降低;空气运动 激烈;(meso-) 热层(电离层) Thermosphere 气]热层 高度为80~800km;温度随高度增加而迅速上升; 散逸层 Exosphere 气]外逸层 空气非常稀薄
2. 大气温度层结 中间层 Mesosphere 高度为48～78 km；气温随高度的增加而降低；空气运动 激烈；(meso-) 热层 (电离层) Thermosphere 高度为80～800 km；温度随高度增加而迅速上升； 散逸层 Exosphere 空气非常稀薄 [ ] n. [气] 中间层 [ ] n. [气] 热层 [ ] n. [气] 外逸层
2.大气温度层结 100 热层 中间层顶 中间层 16 60 平流层顶 40 平流层 20 4 对流层顶 对流层 00.210.410.6 1.0 160 200 240 280 0.8 7(k) 图2-1大气温度的垂直分布 图22大气密度的垂直分布
2. 大气温度层结 图2-1 大气温度的垂直分布 图2-2 大气密度的垂直分布 热层 中间层顶 中间层 平流层顶 对流层顶 平流层 对流层 100 80 60 40 20 0 160 200 240 280 T(K) Z(km) 0.8 0 20 4 8 12 16 Z(km) 0 0.2 0.4 0.6 1.0 ρ0 / ρ0s
2.大气温度层结 coming solarradiation 500km1200℃ toP>IO2l O2+,O”,NO Thermosphere High energy ultraviolet: A <100 nm, Infrared, visible, and ultraviolet Ultraviolet: Penetration to 200 km 200-330nm, 2330 nm, penetration to Eearth's penetration surface to 50 km 1200km,|O=|O2l 5km-92℃ Mesosphere O, NO 50km--2℃ O3+h(220m330mm)→O2+O Stratosphere 10-16km Troposphere H20, cO, .I Sea level ●● Eath:° Figure 2-3 Major regions of the atmosphere(not to scale)
2. 大气温度层结 Figure 2-3. Major regions of the atmosphere (not to scale). . . . . . . . .. . Earth . Sea level Stratosphere N2, O2 Troposphere H2O, CO2 Mesosphere Thermosphere O3 10-16 km 50 km 85 km 500 km 15 ℃ -56 ℃ -2 ℃ -92 ℃ 1200 ℃ O3 + hv (220 nm-330 nm) → O2 + O O2 + , NO+ Incoming Solar radiation [O]>>[O2 ] O2 + , O+ , NO+ 1200 km, [O]=[O2 ] High energy ultraviolet: λ330 nm, penetration to Eearth’s surface Ultraviolet: λ200-330 nm, penetration to ～ 50 km
3.臭氧层的形成与损耗 臭氧的形成(天然) 臭氧层存在与对 O2+h→O+O(2<243nm) 流层上面的平流 20+20,+M→203+M 层中,主要分布1 在距地面10-50 3O2+hu→203 km的范围内,峰 值浓度在20-25 臭氧形成:人为来源 km处。 NO2+h→NO+O(<420nm) O+O2+M→O3+M
臭氧的形成 (天然) 3. 臭氧层的形成与损耗 O2 + hv O + O (λ < 243 nm) 2O + 2O2 + M 2O3 + M 3O2 + hv 2O3 臭氧层存在与对 流层上面的平流 层中，主要分布 在距地面10-50 km的范围内，峰 值浓度在20-25 km处。 NO2 + hv NO + O (λ < 420 nm) O + O2 + M O3 + M 臭氧形成：人为来源