宋第六章 平流层臭氧.ppt

第六章 平流层臭氧 1 臭氧层形成与损耗的化学反应 2 臭氧层耗损物质 3 替代化合物 4 替代物对平流层臭氧的影响 5 替代物的臭氧损耗潜势 平流层臭氧 臭氧层的形成与损耗的化学反应 HOx、NOx、ClOx 等是导致 O3 猝灭的直接原因，把他们叫做活性物质。它们导致 O3 猝灭的反应如下： OH/HO2循环破坏 O3 的反应 HO + O3 → HO2 + O2 HO2 + O3 → HO + 2O2 总反应：2O3 → 3O2 NO/NO2循环破坏 O3 的反应 NO + O3 → NO2 + O2 NO2 + O → NO + O2 总反应: O3 + O → 2O2 Cl/ClO 破坏 O3 的反应 Cl + O3 → ClO + O2 ClO + O → Cl + O2 总反应：O3 + O → 2O2 H/OH循环破坏 O3 的反应 H + O3 →OH + O2 OH + O → H + O2 总反应: O + O3 → 2O2 在约30km高度，对臭氧起分解作用的相对速 率大小顺序为： NO/NO2循环 Cl/ClO循环 OH/HO2循环 H/OH循环 活性物质（臭氧层耗损物质）来源主要是： (1) NO的来源： (a) N2O 氧化 N2O + O → 2NO NO + O3 → NO2 + O2 (b) 飞机排出 NO (2) HO的来源： H2O + O → 2HO CH4 + O → CH3 + HO H2 + O → H + HO (3) Cl 的来源：　 (海洋生物产生) CH3Cl→ CH3 + Cl (人工合成的氟氯烃类化合物) CFCl3+ hv → CFCl2 + Cl CF2Cl2 + hv → CF2Cl + Cl 2.臭氧层耗损物质 （1）氟氯烃类化合物 美国人首先通过下面反应首次合成了CFC-12 CCl4+2HF+催化剂 CF2Cl2+2HCl 在早期，某些氟氯烃类化合物被用于替代NH3和SO2作制冷剂，由于氯氟烃化合物具有优异的化学稳定性、不燃性和对人体安全，发展成为除大量用于家用和商用冷藏、冷冻、空调等设备的制冷剂，还广泛用于聚氨酯、聚苯乙烯等的发泡剂，气溶胶的喷雾剂、工业用清洗剂及服装干洗剂等。 臭氧层耗损物质 （2）哈龙类化合物（含溴化合物） 含溴化合物主要是Halon-1211和Halon-1301， 能做成卓越的灭火器，对电器的灭火非常有用。 光解释放的溴原子能引发臭氧分解的链反应，与 氯原子引发的反应类似。 臭氧层耗损物质 （3）其他化合物 甲基溴CH3Br也是一种臭氧层损耗物质。主要用做土壤熏剂，是一种农药；同时海洋生物过程和森林火灾也有CH3Br排放进入大气。 3 替代化合物 氟氯烃类化合物CFCs，主要作为冰箱和空调的制冷剂、塑料泡沫材料的发泡剂等，是破坏臭氧层的主要物质，一些含氢的卤代烃HCFCs和HFCs已经被用作替代物。 4 替代物对平流层臭氧的影响 (1)氟原子对臭氧的作用 F＋O3 FO＋O2 FO＋O F＋O2 总反应： O＋O3 2O2 F＋CH4 CH3＋HF F＋H2O OH＋HF 下面的反应速度更快，而且HF不能在平流层光解成F，所以从含氟的替代物中释放出来的F原子由于迅速转化成HF而不会造成对平流层O3的耗损。 替代物对平流层臭氧的影响 （2）CF3Ox对臭氧的影响 在低平流层，以下反应很重要： CF3O+O3→CF