环境化学臭氧层的形成和损耗课件.ppt

环境化学 臭氧层的形成和损耗 三、臭氧层的形成与消耗 1、O3 生成与消耗反应方程式 生成反应：O2 + h?（? ? 243nm）? 2O? O? + O2 + M ? C+ M 消耗反应：O3 + h?（210?? ? 290nm）? O2 + O? 或者： O? + O3 ? 2O2 2、O3层破坏的催化反应机理 O3层破坏主要有三类链反应：HOx?、NOx?、ClOx?。 （1）NOx的催化作用(天然源、飞机排放、宇宙射线) 平流层中的N2O N2O+ O?? 2NO NO+O3?NO2+O2 NOx?清除O3 的催化循环反应 NO + O3 ? NO2 + O2 NO2 + O? ? NO + O2 总反应： O? + O3 ? 2O2 NOx?的消除 N?+NO ? N2+O2 NO2 + O? ?N2O+ 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(HOX ---H，OH与HO2)，例如 O3 + h?（210?? ? 290nm）? O2 + O? H2O+O??2HO CH4+O??CH3+HO H2+O??H+HO O3损耗约10%。反应：?OH + O3 ? HO2 + O2 HO2?+ O3? ?HO + O2 总反应：2O3 ? 3O2 （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ClOx的天然源是海洋生物产生的 CH3Cl + h? ? CH3 + Cl（甲基氯-对流层稳定） 氟氯甲烷的光解 CFCl3 + h? ? CFCl2 + Cl CF2Cl2 + h? ? CF2Cl + Cl 氟氯甲烷光解产生的Cl? 可破坏O3 Cl? + O3 ? ClO? + O2 O? + ClO? ? Cl? + O2 总反应： O? + O3 ? 2O2 （4）总结 总结上述O3层破坏的反应过程，可得到： Y? + O3 ? YO? + O2 O? + YO? ? Y? + O2 总反应： O ?+ O3 ? 2O2/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：HONO2、HO2NO2、ClONO2、N2O5、HOCl、HCl等） 3、南极O3空洞的及其形成机制 （1）极地O3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.=10-5cm,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O3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? + O3 ? ClO? + O2 Br? + O3 ? BrO? + O2 BrO?+ ClO?? Cl?+Br? + O2 总反应： 2O3 ? 3O2 自由基链反应机制： HO? + O3 ? HO2? + O2 Cl? + O3 ? ClO? + O2 ClO?+ HO2??HOCl+ O2 HOCl+ hv? HO?+ Cl? 总反应： 2O3 ? 3O2 ClO二聚体链反应机制： Cl? + O3 ? ClO? + O2