环境化学臭氧层的形成与损耗.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,*,臭氧层的形成与损耗,三、臭氧层的形成与消耗,1,、,O,3,生成与消耗反应方程式,生成反应：,O,2,+h,（,243nm,）,2O,O,+O,2,+M,C,+M,消耗反应：,O,3,+h,（,210,290nm,）,O,2,+O,或者：,O,+O,3,2O,2,2,、,O,3,层破坏的催化反应机理,O,3,层破坏主要有三类链反应：,HOx,、,NOx,、,ClOx,1,）,NO,x,的催化作用,(,天然源、飞机排放、宇宙射线,),平流层中的,N,2,O,N,2,O+O,2NO,NO+O,3,NO,2,+O,2,NOx,清除,O,3,的催化循环反应,NO+O,3,NO,2,+O,2,NO,2,+O,NO+O,2,总反应：,O,+O,3,2O,2,NOx,的消除,N,+NO,N,2,+O,2,NO,2,+O,N,2,O+O,（2）水蒸气、甲烷等的影响,平流层中存在的水蒸气、甲烷，可与激发态氧原子形成含氢物质,(,HO,X,-H，,OH,与,HO,2,),，例如,O,3,+h,（,210,290nm,）,O,2,+O,H,2,O+O,2HO,CH,4,+O,CH,3,+HO,H,2,+O,H+HO,O,3,损耗约,10%,。

反应：,OH,+O,3,HO,2,+O,2,HO,2,+O,3,HO+O,2,总反应：2,O,3,3,O,2,（,3,）天然或人为的氯、溴及其卤氧自由基的催化作用,平流层中,ClO,x,的天然源是海洋生物产生的,CH,3,Cl+,h,CH,3,+Cl,（甲基氯,-,对流层稳定）,氟氯甲烷的光解,CFCl,3,+,h,CFCl,2,+Cl,CF,2,Cl,2,+,h,CF,2,Cl+Cl,氟氯甲烷光解产生的,Cl,可破坏,O,3,Cl,+O,3,ClO,+O,2,O,+ClO,Cl,+O,2,总反应：,O,+O,3,2O,2,（,4,）总结,总结上述,O,3,层破坏的反应过程，可得到：,Y,+O,3,YO,+O,2,O,+YO,Y,+O,2,总反应：,O,+O,3,2O,2,/Y,（上述可以消耗臭氧的物质可以相互作用，形成的产物相当于将这些物质暂时贮存起来，一定条件下重新释放，极地平流层的冰云中观测发现大量的物质：,HONO,2,、,HO,2,NO,2,、,ClONO,2,、,N,2,O,5,、,HOCl,、,HCl,等）,3,、南极,O,3,空洞的及其形成机制,（,1,）极地,O,3,空洞：,1950,年代,最早在,1985,年，,J.C.Farman(,法曼,),10,月份南极的臭氧从,1979,年的,290D.U.,（,1 D.U.=10,-5,cm,0,摄氏度，,1,标准大气压）减少到,1985,年的,170D.U.,同时人们在北极地区也观测到了臭氧浓度下降的趋势,但是在热带地区的平流层，没有发现臭氧减少的现象,（,2,）极地,O,3,损耗的化学机制,太阳活动学说,大气动力学学说,化学机制说（氟氯化烃）,从化学机制上主要有：,氯溴协同机制：,Cl,+O,3,ClO,+O,2,Br,+O,3,BrO,+O,2,BrO,+ClO,Cl,+Br,+O,2,总反应：,2O,3,3O,2,自由基链反应机制：,HO,+O,3,HO,2,+O,2,Cl,+O,3,ClO,+O,2,ClO,+HO,2,HOCl+O,2,HOCl+hv,HO,+Cl,总反应：,2O,3,3O,2,ClO,二聚体链反应机制：,Cl,+O,3,ClO,+O,2,ClO,+ClO,+M,(ClO),2,+M,(ClO),2,+hv,ClOO,+Cl,ClOO,+M,Cl,+O,2,+M,总反应：,2O,3,3O,2,（,3,）极地,O,3,损耗的全球大气动力学和气候学机制,为什么仅仅在南极、北极出现臭氧空洞？,为什么在热带地区的平流层中没有发现臭氧层的破坏？,为什么在南极出现臭氧空洞比较大？,从,O,3,的空间分布角度分析：（全球大气动力学）,全球,O,3,的空间浓度分布是赤道低、中高纬高。

原因？,但在极地的中心,O,3,的浓度又比较低，,原因？,而且极地地区极低的气温，不利于,O,3,的合成,从,O,3,合成的时间分布分析：（气候学）,冬季的南极，气温极低，漫长的冬季，几乎没有,O,3,的合成发生晚东早春，南极的气温达到了最低点，,Cl,原子的临时储存库,但是由于在南极的漫长冬季里，阳光不会强烈（极夜），,在早春，南极的阳光一下子强烈，大量在冬季累积的,HOCl,和,Cl,2,导致,O,3,在短时间内的大量破坏,随着极地的温度逐渐升高南极臭氧逐渐得到恢复，臭氧空洞就会减少：,首先太阳光逐渐增强，导致有更多的,O,3,合成；,其次，温度的升高将极地平流云升华，,Cl,原子的临时储存库消失,再次，温度的升高，空气比重减小，极地环流减弱4,、保护臭氧层国际公约,1977,年,3,月由联合国环境规划署在美国华盛顿召开,32,国专家会议，通过世界第一个关于臭氧层的行动计划，要求进行臭氧层损耗的研究、损害评价、成立国际协调结构等；,1985,年联合国环境规划署在奥地利的维也纳颁布,保护臭氧层维也纳公约,；,虽然人们早就发现,CFC,对破坏臭氧层有重大贡献，但是必须限制,CFC,排放的国际舆论是在,1985,年南极臭氧空洞出现以后才出现的。

1987,年，加拿大，蒙特利尔，,关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书,，,1989,年,1,月,1,日生效，对世界,CFC,类物质的生产和使用，规定了限制时间表人们仍发现，即使严格执行,议定书,，大气中的,Cl,今后,50,年内仍会翻一倍，所以联合国连续在,1989,年,3,月召开保护臭氧层伦敦会议、,公约,议定书,缔约国会议等强调保护臭氧层重要性1989,年,5,月，颁布,保护臭氧层赫尔辛基宣言,，鼓励更多国家参加,公约,议定书,，同意在适当时候发展中国家尽快但是不迟于,2000,年禁止,CFC,的生产和使用加速开发替代物和替代技术Thank you!,。