臭氧层的形成与耗损
臭氧的形成和损耗
较低层平流层中（ 少 较低层平流层中（O·少）
HO· HO + O3 → HO2· + O2 HO· HO2· + O3 → HO + 2O2 总反应： 总反应： 2 O3 → 3O2
NOx的催化作用 2、 NOx的催化作用
NOx来源 1）平流层中NOx来源 N2O氧化 超音速、 超音速、亚音速飞机的排放 N2宇宙射线的分解
途径1： 途径1
H· + O3 → HO· + O2 HO
HO· HO + O· → H· + O2 O · + O3 → 2O2 HO· HO + O3 → HO2· + O2 HO· HO2· + O· → HO + O2 总反应： 总反应： O · + O3 → 2O2
总反应： 总反应： 途径2 途径2：
该过程是三位化学家F Sherwood.Rowland( 什 该过程是三位化学家 F.Sherwood.Rowland(什 伍德. 罗兰) Molina(马利奥 莫琳娜) 马利奥. 伍德 . 罗兰 ) 、 Mario Molina( 马利奥 . 莫琳娜 ) 、 Crutzeu(保罗 克里森) 1995年提出并总结 保罗. Paul Crutzeu(保罗.克里森)在1995年提出并总结 的，因此当年获得了1995年诺贝尔化学奖。 因此当年获得了1995年诺贝尔化学奖。 1995年诺贝尔化学奖 例如： 例如： H· + O3 → HO + O2 HO· HO· O· + HO → H· + O2 总反应： 总反应： O + O3 → 2O2/H
三、臭氧层的形成和损耗
重点、 重点、难点
臭氧层和消耗臭氧层物质基本知识环保部
01
臭氧层破坏
消耗臭氧层物质在平流层中与臭氧分子反应，导致臭氧层变薄甚至出现
空洞，使紫外线辐射增加，对人类健康和生态环境造成威胁。
02
气候变化
消耗臭氧层物质在大气中会参与气候变化过程，影响全球气候模式。
03
生态影响
消耗臭氧层物质对生态系统的各个层面都有影响，包括植物、动物和微
生物等。例如，紫外线的增加会导致生物多样性的减少和生态系统的失
消耗臭氧层物质的主要来源
工业生产
工业生产过程中使用的制冷剂、发泡 剂、清洗剂等产品中含有消耗臭氧层 物质，如CFCs和HCFCs。
农业用途
燃烧过程
化石燃料的燃烧过程中会产生含氯化 合物，如二噁英等，这些物质也是消 耗臭氧层物质。
农业上使用的杀虫剂、除草剂等化学 物质中也可能含有消耗臭氧层物质。
消耗臭氧层物质对环境的影响
国内政策与法规
中国的《消耗臭氧层物质管理条例》
该条例规定了在中国生产和消费受控物质的管理要求，包括生产和使用许可证制度、配额管理、回收和处置等， 以保护臭氧层。
各省市的臭氧层保护地方性法规
中国各省市根据国家法律法规制定了相应的地方性法规，进一步细化了臭氧层保护的要求，加强了对受控物质使 用的监管。
环保教育的方法与途径
学校教育
将环保教育纳入学校课程，通过课堂教 育、实验、实践活动等方式，向学生传
授环保知识和技能。
家庭教育
家长应该树立正确的环保观念，引导 孩子从小养成环保习惯，培养良好的
环保意识。
社会宣传
利用媒体、网络、宣传栏等渠道，广 泛宣传环保知识和理念，提高公众的 环保意识。
社区参与
组织社区环保活动，鼓励居民参与环 保行动，形成良好的社区环保氛围。
大气层中的臭氧与紫外线辐射了解臭氧层的形成和破坏机制
大气层中的臭氧与紫外线辐射了解臭氧层的形成和破坏机制大气层中的臭氧与紫外线辐射——了解臭氧层的形成和破坏机制大气层中的臭氧与紫外线辐射是一个重要的环境问题，对人类健康和生态系统稳定都有着深远的影响。
本文将重点探讨臭氧层的形成和破坏机制，以加深对这一现象的理解。
一、臭氧层的形成臭氧层是大气层中含有较高浓度的臭氧气体的区域。
该层位于平流层中的同温层，俗称臭氧层。
臭氧层的形成源于大气层中的臭氧生成与分解循环。
1. 臭氧生成大气中的臭氧主要通过紫外线辐射的作用下，氧分子（O2）的光解而生成。
在紫外线照射下，O2分子将解离为两个自由氧原子（O）。
这两个自由氧原子与其他的O2分子碰撞形成臭氧分子（O3）。
光解反应方程式：O2 + 光能→ 2O臭氧生成方程式：O + O2 → O32. 臭氧分解臭氧层中形成的臭氧，也会通过吸收紫外线而分解。
臭氧分解会释放出一个自由氧原子和一个氧分子。
臭氧分解方程式：O3 + 光能→ O2 + O由上述反应可知，臭氧的形成与分解在大气层中是一个动态平衡过程。
正常情况下，臭氧的生成速率与分解速率保持平衡，从而维持了臭氧层的存在。
二、臭氧层的破坏机制尽管臭氧层的形成与分解达到平衡，然而一些人为因素以及自然因素的干扰，会对臭氧层的稳定造成破坏。
1. 温室气体的排放温室气体的大量排放是造成臭氧层破坏的主要原因之一。
主要的温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氟氯碳化合物（CFCs 等）。
这些气体的排放会导致地球的温度上升，进而影响臭氧层的稳定。
2. 氟氯碳化合物（CFCs）的破坏CFCs是一类广泛应用于制冷剂、喷雾剂和发泡剂等工业产品中的人工合成化合物。
CFCs的排放会导致大气中的臭氧分子被破坏。
CFCs 中的氯原子在被紫外线辐射作用下释放出，然后与臭氧发生反应，从而破坏臭氧分子。
3. 紫外线辐射的增加由于人类活动和大气中温室气体的增加，地球上的紫外线辐射量逐渐增加。
紫外线辐射不仅对人类健康有直接的危害，同时也会造成臭氧层的破坏。
臭氧层形成的原因_臭氧层的主要作用
臭氧层形成的原因_臭氧层的主要作用臭氧层的主要作用是吸收短波紫外线，大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气，形成臭氧层的原因可能很多人都不太了解。
下面由店铺为你详细介绍臭氧层的相关知识。
形成臭氧层的原因自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km的大气中，我们称之为臭氧层。
臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。
大家知道，太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。
氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。
如与氢(H2)反应生成水(H2O)，与碳(C)反应生成二氧化碳(CO2)。
同样的，与氧分子(O2)反应时，就形成了臭氧(O3)。
臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化(上升)，臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。
臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。
臭氧层的作用大气臭氧层主要有三个作用。
其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3nm以下的紫外线，主要是一部分UV—B(波长290～300nm)和全部的UV—C(波长<290nm=，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。
只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。
所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍。
其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。
正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。
而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。
大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。
其三为温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。
臭氧层被破坏的机理是什么？
人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应，导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少的现象被称作臭氧层破坏或臭氧层损耗。
臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的，其形成机理是：O2紫外辐射O＋O（高层大气中的氧气受阳光紫外辐射变成游离的氧原子）O2＋OO3（有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧，大气中90%的臭氧是以这种方式形成的）O3是不稳定分子，来自太阳的紫外辐射既能生成O3，也能使O3分解，产生O2分子和游离O原子，因此大气中臭氧的浓度取决于其生成与分解速度的动态平衡。
人为消耗臭氧层的物质主要是：广泛用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡、电子器件清洗的氯氟烷烃（CFCs）以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃（Halons哈龙）等化学物质。
这些物质被称为消耗臭氧层物质，国际社会为了保护臭氧层，将这些物质列入淘汰或受控制使用的名单中，因此也称这些物质为“受控物质”。
消耗臭氧层的物质，在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间，以CFC12为例，它在对流层中寿命长达120年左右，因此这类物质可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后，就会被太阳的紫外辐射分解，释放出活性很强的游离氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应：游离的氯原子或溴原子与O3分子反应，产生氯或溴的一氧化物，夺走O3分子的一个氧原子，使之变成氧分子。
氯或溴的一氧化物与游离的氧原子反应，释放“夺来”的氧原子，形成更多的氧分子和游离氯原子或游离溴原子，新的游离氯原子或溴原子重新与其它O3分子反应，再度生成O2分子和氯或溴的一氧化物，这样的反应循环不断，每个游离氯原子或溴原子可以破坏约10万个O3分子，这就是氯氟烷烃或溴氟烷烃破坏臭氧层的原因。
破坏臭氧层的过程可表示如下：含氯或含溴的化合物太阳紫外辐射游离Cl（或Br）O3＋Cl（或Br）ClO（或BrO）＋O2ClO（或BrO）＋O游离Cl（或Br）+O2。
臭氧层论文
臭氧层—地球生物的保护伞摘要：臭氧层的破坏是人类当今所面临的重要环境问题之一，多数科学家认为，人类过度使用氟氯烃(CFC。
)类物质是臭氧层破坏的主要原因之一。
臭氧层变薄意味着到达地表的太阳紫外线增强。
较强的紫外线辐射，会伤害人的皮肤、眼睛，损坏人的免疫系统，还会对粮食作物、陆生生物及水生生物造成危害。
因此，了解臭氧层破坏的原因，及其对人类及生物的危害，有助于增强人们的环境意识，避免人类遭受臭氧层破坏所带来的灾难。
一、关于臭氧层的简介1、臭氧层的形成臭氧由3个氧原子(O3)构成，而氧气由2个氧原子(O2)构成。
自然界中的臭氧，大多分布在距地面20～50 km的大气中，将其称之为臭氧层。
臭氧层中的臭氧主要来源于紫外线。
太阳光线中的紫外线分为长波和短波，当大气中(含有21％)的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。
氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。
如与H2反应生成H20，与C反应生成CO2。
同样，与O2反应时，便形成了03。
臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的上升，臭氧不稳定性越加明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。
臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。
由于臭氧和氧气之间的平衡，在大气中形成了一个较为稳定的臭氧层。
臭氧层是指在大气平流层中距地面20-25 km的特殊大气层，这一大气层的臭氧含量特别高，含量接近0．01 me／ml，高空大气层中约有90％的臭氧集中在臭氧层，而大气中平均臭氧含量大约仅为0．0003 mg／ml。
太阳光中也存在对生物生存有害的紫外线，按生物效应的不同，可将太阳光中的紫外线分为3类：弱效应波长(UV—A，320—400 nm，对生物影响不大)、强效应波长(UV—B，280—320 nm，对生物有杀伤作用)和超强效应波长(uV．C，200一280 nm，属灭生性辐射)。
通常情况下，大气平流层中的臭氧几乎吸收了全部的uV—c和90％左右的UV—B。
臭氧层的形成和化学破坏
臭氧层的形成和化学破坏摘要：臭氧层的破坏，是人类面临的三大环境问题之一.臭氧层担当着防止高能紫外线辐射直接照到地球表层大气的作用，因而臭氧层的存在是与人类健康及生态平衡关系密切的问题.随着现代工业的发展，平流层大气受到污染，臭氧层遭到破坏.自从二十世纪70年代Crutzen发现臭氧层遭到破坏以来，世界各国对此问题非常重视，做了大量研究，已基本弄清臭氧层的形成、作用及被破坏机理等问题，并制定了保护臭氧层的一系列国际公约，使臭氧层被破坏的速度得以减缓.关键词：形成；机理；保护作者简介：王国栋（1985-），男，本科，中学二级教师，陕西户县人，研究方向：高中化学教学研究. 一、臭氧层的形成在平流层中，氧气吸收波长为180nm-240nmUV（紫外线）光而使氧气分子分解：O2+hν→O+O自由的O原子和其它的O2分子形成臭氧，该反应被认为是平流层中臭氧的唯一来源：O2+O+M → O3+M但臭氧也会发生光解而遭到破坏：O3+O → O2+O2可见，平流层中同时存在着臭氧的产生和臭氧的分解两种光化学过程，这两种过程在光的作用下会达到动态平衡.最终，在离地面25km-30km的高空，就形成一浓度相对较大和稳定的臭氧层，阻挡了对人类有害的高能紫外线. 二、臭氧层化学破坏的机理目前，人类认为直接破坏臭氧层的物质有：氮氧化物、氢氧自由基和卤代烷烃等.1.氮氧化物对臭氧层的破坏作用存在于大气中的氮氧化物有：N2O、NO、NO2. N2O是自然界微生物活动的产物，大气中含量很少，活性较小，在低层大气中被认为是非污染性气体，当其扩散至平流层后，可被转化为一氧化氮： N2O+O → NO+NO N2O+hν→ NO+N平流层中破坏臭氧的污染物为NO：O3+NO → NO2+O2NO2也能与平流层中较丰富的氧原子反应：NO2+O → NO+O2该反应速率较快，生成的一氧化氮再次破坏臭氧，可以认为是在一氧化氮催化下加速了臭氧与氧原子的反应：O3+ONOO2+O2据研究，一个N2O分子产生的NO引发上述链式反应，可破坏105个臭氧分子.一氧化氮来源有两种方式，自然来源由一氧化二氮产生，人工源主要来自于平流层下部飞行的超音速飞机排放的废气.其排放的废气中所含的氮氧化物及水气均可破坏臭氧.2.氢氧自由基对臭氧层的破坏平流层中HO?自由基的来源主要来自喷气机排放的废气中的水气，其与臭氧的反应：HO?+O3 → O2+HO2? HO2?+O → O2+HO?HO?自由基反复产生，其实质是在HO?自由基催化作用下臭氧与氧原子反应生成氧分子：O3+OHO?O2+O23.卤代烷烃对臭氧层的破坏（1）氟利昂氟利昂是含氟氯饱和烃类的总称.Rowland和Molina于1974年提出了CFCs理论，阐明了氟利昂影响臭氧层厚度的机理.以CCl2F2为例：CCl2F2+hν→ CF2Cl?+Cl光解产生的Cl原子与臭氧发生作用，使臭氧遭到破坏：O3+Cl → ClO?+O2ClO?+O → Cl+O2 ClO?+O3 → ClO2?+O2 ClO2?+hν → Cl+O2 … …其实质是在Cl原子催化下，臭氧与氧原子反应，生成氧分子：O3+O Cl O2+O2科学家证实，随着大气层高度的增加，氯原子对臭氧的破坏作用增强，当处于平流层时，一个氯原子可以分解掉105个O3分子.因此，氟利昂对平流层中的臭氧有巨大的破坏作用.（2）哈隆哈隆是一类含溴卤代甲、乙烷的商品名，主要用做灭火器.哈隆破坏臭氧层的机理与氟利昂类似，实质是在溴原子催化作用下，臭氧与氧原子反应： O3+O Br O2+O2研究结果表明，在平流层中，哈隆比氟利昂破坏更大. （3）其它卤代烷烃工农业生产中应用的氯仿（CHCl3）、甲基氯仿（CH3CCl3）等其它氯代烷?N也同样分解破坏臭氧.综上所述，氮氧化物、HO?自由基、氟氯代烃等破坏臭氧层的机理是：这些物质分别产生的NO、HO?自由基、氯或溴原子等作为催化剂，加速了臭氧与氧原子的反应. 几种破坏臭氧层的物质中，主要危害物为氮氧化物，约占破坏总量的65%，其次为HO?自由基，约为20%，卤代烷烃类约占10%，自然破坏仅占5%左右. 三、臭氧层的保护1987年，联合国26个会员国在加拿大蒙特利尔签署了环境保护公约《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》，又称《蒙特利尔议定书》.该议定书禁止或淘汰使用耗蚀臭氧层的化学品，其中包括曾广泛用于冰箱和喷雾器中的氟氯碳化物，自1989年1月1日起生效，开始了全球保护臭氧层的行动.1995年联合国大会决定，每年的9月16日为国际保护臭氧层日.联合国组织300名科学家对大气臭氧水平进行持续监测，每4年为一个评估期.随着世界各国的努力，臭氧层在2000年�D2021年间变厚了4%，南极洲上空的臭氧空洞也停止扩大.臭氧层虽然有所恢复，但离痊愈还很遥远，人类的保护行动依然任重道远. 参考文献：[1]成广兴，邵军.臭氧层的化学破坏及其对策.化学通报，1999，（9）：44～47.[2]汪桂斌.环境化学的回顾与展望.化学通报，1999，（11）：14～15.[3]龚书椿，陈应新，韩玉莲，张静贞.环境化学，上海：华东师范大学出版社，1991：133～137.[4]大连理工大学无机化学教研室编.无机化学（第4版），北京：高等教育出版社，2001：14～15.感谢您的阅读，祝您生活愉快。
环境化学臭氧层的形成与损耗
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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
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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) ① 平流层中的N2O
精品
为什么在南极出现臭氧空洞比较大？ ◆从O3的空间分布角度分析：（全球大气动力学） Ø全球O3的空间浓度分布是赤道低、中高纬高。原因？ Ø但在极地的中心O3的浓度又比较低，原因？ Ø而且极地地区极低的气温，不利于O3的合成 ◆从O3合成的时间分布分析：（气候学） Ø冬季的南极，气温极低，漫长的冬季，几乎没有O3的合成发生。 Ø晚东早春，南极的气温达到了最低点，Cl原子的临时储存库 Ø但是由于在南极的漫长冬季里，阳光不会强烈（极夜）， Ø在早春，南极的阳光一下子强烈，大量在冬季累积的HOCl和Cl2导致O3 在短时间内的大量破坏 Ø随着极地的温度逐渐升高南极臭氧精逐品渐得到恢复，臭氧空洞就会减少：
Thank y的O3合成；
ü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 ü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；
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
臭氧的破坏机理]
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臭氧层损耗的危害
• 对对流层大气质量的影响： UV-B增加，大 气光化学反应增强，大气中活性物质增 多，加重城乡地区的大气污染。
• 对材料的影响：露天使用塑料、橡胶，加 速其老化，缩短使用寿命，由此全球每年 的经济损失达几十个亿。
三. 臭氧层破坏的原因
• 大气臭氧洞的出现及大气臭氧的损失，是人类有 史以来所面临的最为严重的全球性问题。因此， 越来越多的科学家将它们的注意力集中到了这个 问题上来，以研究它的原因、后果及对策。目 前，化学家们和空气动力学家分别提出了许多理 论，以解释大气臭氧损失的原因。其中比较有代 表性的有如下几种：
• 可稳定地面与大气之间温度。在平流层12∼50km的高度 中，O3层吸收了全部的UVC，90%的UVB，放出热量加热 了大气层，臭氧层在平流层的垂直分布直接影响平流层 温度结构和大气运动。所以臭氧具有加热平流层的作 用。平流层臭氧浓度一旦减少，该层温度会相应变化， 从而影响对流层。
• 平流层臭氧浓度降低，到达地球表面的紫外辐射即会增 加，从而使地球变暖。
平流层臭氧去除的催化反应机制(IV)
MeElroy等1986年提出的如果溴的浓度在15×109 ～30×10-9范围，它将通过BrO与ClO的偶联反 应对O3的减弱起重要作用。(由于BrO键能比ClO 小，溴的破坏作用比ClO更大）：
BrO + ClO →Br + Cl + O2 Br + O3 →BrO + O2 Cl + O3 →ClO + O2
（1）宇宙高能粒子破坏
这种理论认为，地球每隔27天有两天半受到宇 宙高能粒子的簇射，而这种能量高达200—1500万电 子伏特的粒子在地球磁场作用下会沿磁力线向地球两 极射去。在南极大陆黑暗的冬季，大气平流层中的氮 、氢化合物浓度在高能粒子作用下升高。当南极早春 到来时，太阳对大气层的辐射使平流层气温升高。此 时，蓄积在大气层中的氮、氢化合物开始发生化学反 应并迅速消耗平流层中的臭氧。这一过程使大气臭氧 层遭到破坏，因而在南极上空形成臭氧洞。
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
臭氧层存在于平流层中，主要分布在距地 面 15-35 km范围内，浓度峰值在20-25km处。 由于臭氧层能够吸收99%以上来自太阳的紫外 辐射（240~320nm），从而保护了地球上的生 物不受其伤害。
为什么？
臭氧层的形成与损耗的化学反应
1 、清洁大气中：O3 的形成 O2 + hv → 2O（200nm） O + O2 + M → O 3 + M 总反应 ： 3O2 + hv → 2O3 2、O3 的猝灭 O3 + hv → O + O2（240-320nm） O3 + O → 2O2 两种反应动态平衡，维持臭氧层一定厚度。当大气被污 后，导致 O3 的猝灭，影响 O3 的厚度 。
要，主要是传输至对流层。 所以CF3Ox对O3的破坏不重要，而且永久性汇
机制更进一步降低了CF3Ox破坏。
（3）FC(O)Ox对臭氧层的破坏 含氟替代物的降解产物HC(O)F及C(O)F2能少 量地光解生成FC(O)自由基， FC(O)与O2迅速 结合生成FC(O)O2自由基。 FC(O)O2＋O3→ FC(O)O＋ 2O2 FC(O)O ＋O3→ FC(O)O2＋O2 (K<6×10-14cm3· mol-1· s-1) 总反应：2O3 → 3O2 FC(O)O+NO →CO2+FNO（FC(O)O的永久性汇） （根据反应速率和平流层中NO和O3的浓度值，说明 FC(O)O对O3的破坏不重要。）
人们使用冰箱、空调时释放出的氟氯烃化 1、原因： 合物，通过光化学反应大量消耗臭氧。
大气层中臭氧生成及消耗过程
大气层中臭氧生成及消耗过程大气层是地球上的一个重要保护层，它由数个不同层次组成，其中最重要的层次之一是臭氧层。
臭氧在大气中的生成和消耗过程对于地球的气候和生态系统都具有重要影响。
臭氧层位于地球大气层的同温层，大约位于地球表面以上10至50公里的高空范围内。
臭氧层的主要成分是臭氧分子（O3），它是由三个氧原子组成的。
臭氧层主要存在于大气层中的平流层和同温层之间的臭氧层。
臭氧在大气中的生成主要通过紫外线辐射引起的氧分子光解反应来进行。
当紫外线辐射照射到大气中的氧分子（O2）时，会将氧分子分解成两个独立的氧原子（O）。
这两个氧原子会与其他氧分子结合，形成臭氧分子（O3）。
这个过程被称为臭氧生成反应。
臭氧的生成过程主要发生在同温层的顶部，因为这个区域接受到最强烈的紫外线辐射。
然而，臭氧在大气中也会发生消耗的过程。
大气中的其他化学物质，例如氮氧化物（NOx）、氯氟烃（CFCs）和一氧化氮（NO）等，都可以与臭氧反应，并导致臭氧的消耗。
其中，氮氧化物主要来自于人类活动，例如汽车尾气和工业排放。
氯氟烃主要是一种人造化学物质，广泛应用于冷冻、空调和喷雾剂等产品中。
这些化学物质会在大气中逐渐分解，释放出氯和氟原子，它们与臭氧进行反应，破坏臭氧层。
一氧化氮则主要由火力发电厂和工业的燃烧过程中产生。
这些化学物质中的氮氧化物反应后形成一氧化氮，而一氧化氮与臭氧反应会产生亚氮酸和其他产物，从而导致臭氧消耗。
虽然臭氧在大气中消耗的过程是自然的，但人类的活动加速了这种消耗过程。
大量的氮氧化物和氯氟烃的排放导致臭氧的消耗速度超过了臭氧的生成速度，这也被称为臭氧空洞。
臭氧空洞的存在对地球上的生态系统和人类健康产生了深远影响。
臭氧层的减少会导致紫外线辐射的增加，对植物生长和光合作用产生负面影响，对人类的健康也有潜在危害。
紫外线辐射会对人体的皮肤和眼睛造成伤害，并增加皮肤癌和白内障等疾病的风险。
因此，保护臭氧层是非常重要的。
国际社会通过多边协议，例如蒙特利尔议定书和马德里议定书，禁止使用氯氟烃等有害物质，并控制氮氧化物的排放，以减缓臭氧消耗的速度。
第二章 大气环境化学 (10)臭氧层的形成与耗损
十、臭氧层的形成与耗损1．臭氧层破坏的化学机理平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光解：O2 + hν(λ≤243nm) → O + OO + O2 + M → O3 + M平流层中的臭氧的消除途径有两种①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O②能够使平流层的O3 真正被清除的反应为O3 与O 的反应：O3 + O → 2O2由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HO x、NO x 和ClO x 等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。
（1）平流层中NO x对臭氧层破坏的影响平流层中NO x 主要存在于25km 以上的大气中，其数量约为10μL/m3。
在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。
①平流层中NO x的来源（a）N2O 的氧化N2O 是对流层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱氮和铵盐的硝化。
因此，天然来源是其产生的主要途径。
由于N2O 不易溶于水，在对流层中比较稳定，停留时间较长，因此，可通过扩散作用进入平流层。
进入平流层的N2O 有90%会通过光解形成N2：N2O+ hν(λ≤243nm) →N2+O有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO因此，N2O 在平流层的氧化是平流层中NO 和NO2 的主要天然来源。
（b）超音速和亚音速飞机的排放（c）宇宙射线的分解这个来源所产生的NO x 数量较少。
②NO x清除O3的催化循环反应NO + O3 → NO2 + O2NO2 + O• → NO + O2总反应：O3 + O• → 2O2该反应主要发生在平流层的中上部。
如果是在较低的平流层，由于O•的浓度低，形成的NO2 更容易发生光解，然后与O•作用，进一步形成O3：NO2 → NO + O•O• + O2 + M → O3因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。
③NO x的消除（a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NO x 在平流层大气中的主要消除方式。
臭氧层的形成和耗损
臭氧空洞旳成因
❖ 臭氧层损耗是臭氧空洞旳真正成因。
❖ 臭氧层是怎样耗损旳呢？是什么原因造成臭氧层旳 破坏呢？科学家以为，臭氧急剧耗损不是由已知旳 自然现象引起旳，而是人为旳活动起决定性旳作用。 是某些人类活动所散发旳物质进入臭氧层，引起臭 氧旳损耗。
❖ 这些物质有含氯氟烃类、有机溴化合物、氧化亚氮 及超音速飞机排放氮氧化物、甲烷、水汽和二氧化 碳等。
❖ 1991年成立了保护臭氧层领导小组，开始 编制并完毕了《中国消耗臭氧层物质逐渐 淘汰国家方案》
❖ 1999年7月1日冻结了氟利昂旳生产，并将
❖ 从这里我们不但能够看到人类日益紧迫旳步伐，而 且也发觉，虽然如此努力地弥补我们上空旳“臭氧 洞”，但因为臭氧层损耗物质从大气中除去十分困 难．估计采用哥本哈根修正案，也要在2050年左 右平流层氯原子浓度才干下降到临界水平下列，到 那时，我们上空旳“臭氧洞”可望开始恢复。臭氧 层保护是近代史上一种全球合作十分经典旳范例， 这种合作机制将成为人类旳财富，并为处理其他重 大问题提供借鉴和经验。
❖ 2023年1-3月期间，北极上空臭氧层耗损曾经 到达60%，是历史上该地域臭氧层耗损旳最 高水平。
❖ 当南极旳春季来临（九月下旬），阳光照射 冰云，冰晶融化，释放吸附旳氯氟烃类物质。 在紫外线旳照射下，分解产生氯原子，与臭 氧反应，形成季节性旳“臭氧空洞”。
❖ 因为北极没有极地大陆和高山，仅有一片海 洋冰帽，形不成大范围旳强烈旳“极地风 暴”，所以不易产生象南极那样大旳臭氧洞。 但是，北极上空旳臭氧在不断地降低。
大气中臭氧层现状及发展
❖ 这是美国航空航天局用卫星 测绘出旳南极臭氧层空洞， 左图是去年9月24日旳臭氧 层空洞图像，虽然只有一种， 但其面积比北美洲还大。右 图是今年9月24日旳图像， 科学家首次发觉臭氧层空洞 居然一分为二，但总面积比 去年降低了40%，科学家以 为这要归因于南极洲气温旳 上升。
高空大气层中的臭氧层形成与破坏
高空大气层中的臭氧层形成与破坏在我们头顶上方的高空大气层中，存在着一层对地球生命至关重要的臭氧层。
它就像一把巨大的保护伞，为地球上的生物抵御着来自太阳的有害紫外线辐射。
然而，这一重要的保护层并非一直稳定存在，它面临着形成与破坏的动态变化。
臭氧层的形成是一个复杂而精妙的过程。
在高空大气层中，氧气分子（O₂）在太阳紫外线的作用下发生分解，形成单个的氧原子（O）。
这些氧原子非常活泼，它们与氧气分子迅速结合，形成臭氧分子（O₃）。
这个过程不断重复，使得高空大气层中的臭氧浓度逐渐增加，最终形成了臭氧层。
臭氧层主要分布在距离地面大约 15 至 35 千米的平流层中。
这一区域的大气环流相对稳定，有利于臭氧层的维持。
臭氧层中的臭氧浓度并非均匀分布，而是随着纬度、季节和昼夜等因素而有所变化。
那么，臭氧层为何如此重要呢？主要原因就在于它能够吸收太阳辐射中的大部分紫外线。
紫外线按照波长的不同，可以分为 UVA、UVB 和 UVC 三种类型。
其中，UVC 几乎全部被臭氧层吸收，UVB 大部分被吸收，而 UVA 则有一小部分能够到达地面。
如果没有臭氧层的保护，过量的紫外线将直射地球表面，给生物带来巨大的危害。
对于人类来说，过量的紫外线照射会导致皮肤晒伤、皮肤癌的发病率增加，还可能引发白内障等眼部疾病。
对于植物而言，紫外线会抑制其生长和光合作用，影响农作物的产量和质量。
此外，紫外线还会对海洋生态系统造成破坏，影响浮游生物的生长和繁殖，进而影响整个食物链。
然而，不幸的是，近年来臭氧层面临着严重的破坏。
造成臭氧层破坏的主要物质是人类活动排放的氯氟烃（CFCs）等化合物。
这些化合物性质稳定，能够在大气中长时间存在，并逐渐上升到平流层。
在平流层中，CFCs 等物质在紫外线的作用下分解出氯原子（Cl）。
氯原子具有极强的化学活性，能够与臭氧分子发生反应，将其分解为氧气分子。
一个氯原子可以破坏成千上万的臭氧分子，从而导致臭氧层的损耗。
除了氯氟烃，其他一些物质如哈龙、四氯化碳等也对臭氧层的破坏起到了一定的作用。
臭氧层的研究
臭氧层的研究臭氧层是地球大气中的一个重要部分，它对于保护地球上的生物免受太阳紫外线辐射的伤害起到至关重要的作用。
为了更好地了解臭氧层的状况以及其对地球环境的影响，科学家们进行了大量的研究工作。
本文将介绍臭氧层研究的方法和结果。
一、臭氧层的形成与破坏机制臭氧分布在地球大气中的同温层中，主要集中在距离地面10至50公里的范围内，这一区域被称为臭氧层。
臭氧的形成主要依赖于紫外线辐射作用下的氧气分子O2，它们在紫外线照射下发生光解反应，并形成两个高能氧原子O。
然而，臭氧的形成与破坏并不是一个简单的过程。
臭氧分子首先会被太阳紫外线辐射分解为一个氧原子和一个单质氧分子：O3 + 光能→O2 + O。
之后，这些自由的氧原子会与另外一个臭氧分子结合，重新形成臭氧：O + O3→ 2O2。
这个循环过程使得臭氧层能够维持相对稳定的含量。
然而，臭氧层的破坏也是存在的。
人类活动中释放的一些化学物质，如氯氟烃（CFCs）、卤代烷烃和氮氧化物等，会进入大气层并与臭氧分子发生反应。
这些化学物质会破坏臭氧分子的结构，导致臭氧层的稳定性下降。
特别是CFCs对臭氧层的破坏具有较大影响，因此人们进行了大量的研究以了解臭氧层的变化情况及其影响。
二、臭氧层研究的方法1.无人机观测为了获取臭氧层的实时数据，科学家们研发了各种无人机来进行观测。
这些无人机往往装备有高精度的仪器，能够测量臭氧层的厚度、臭氧浓度以及其他相关参数。
无人机观测具有灵活性强、数据准确性高的特点，能够辅助定点观测站点的数据，为臭氧层研究提供了更加全面的数据支持。
2.卫星遥感卫星遥感是研究臭氧层的重要手段之一。
通过卫星上搭载的遥感仪器，科学家们能够获取大范围的臭氧数据。
卫星遥感技术具有高时空分辨率、覆盖范围广等优点，能够提供全球范围内的臭氧层数据，为研究人员提供了全球臭氧分布和变化的全景视角。
3.地面观测站地面观测站通常位于各地的科研机构或相关实验室内，用于进行长期的臭氧层监测。
臭氧层的形成与破坏
臭氧层的形成与破坏摘要：本文对臭氧的形成和破坏进行了简单的分析，并列出部分反应机理。
关键词：臭氧层、反应机理、一、臭氧的形成在数亿年以前,地球上的大气中没有臭氧层,地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射,地面上没有生物存在,仅有少数生物生存在水中,因为水能吸收紫外线,水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳,释放出氧气,扩散到空气中,而其中一部分的氧气在大气层的上层,受到紫外线的作用,依下面所示的反应式,氧气变成了臭氧而产生了臭氧层.臭氧层对地球上的生命相当重要,因它能滤除紫外线,地球上生物才能登上陆地,展开另一种灿烂多姿的地表生活O2+ hν→ 2O·O2 + O·→ O3二、臭氧的介绍臭氧(O3)是一种具有刺激性气味,略带有淡蓝色的气体,在大气层中,氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子(O),而氧原子与另一氧分子结合,即生成臭氧.臭氧又会与氧原子,氯或其他游离性物质反应而分解消失,由於这种反覆不断的生成和消失,乃能使臭氧含量维持在一定的均衡状态,而大气中约有90%的臭氧存在於离地面15到50公里之间的区域,也就是平流层(Stratosphere),在平流层的较低层,即离地面20到30公里处,为臭氧浓度最高之区域,是为臭氧层(Ozo·e Layer),臭氧层具有吸收太阳光中大部分的紫外线,以屏蔽地球表面生物,不受紫外线侵害之功能.三、臭氧层破坏的催化反应机理目前O3层破坏主要有三类链反应：HOx、·Ox、ClOx。
（1）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(H，OH与HO2)，例如H2O+O→2HOCH4+O→CH3+HOH2+O→H+HO这些物质可造成O3损耗约10%。
反应：HO + O3 → HO2 + O2 HO2 + O → HO + O2总反应： O + O3 → 2O2（2）·O x的催化作用平流层中的·2O(超音速飞机排放)可为紫外线辐射分解为·2和O，其中，约有1%的·2O又与激发态的氧原子结合，经氧化后产生·O和·O2·2O+ O→ 2·O ·O+O3→·O2+O2经氧化后产生·O和·O2是造成O3损耗的重要过程，估计约占O3总损耗量的70%。
大气层中臭氧层损耗机制解析
大气层中臭氧层损耗机制解析臭氧层是大气层中的一个重要组成部分，也是地球上生命能够存在的关键之一。
然而，由于人类活动以及自然因素的影响，臭氧层遭受到了严重的破坏和损耗。
了解和解析大气层中臭氧层的损耗机制对于我们保护环境、减缓气候变化以及维护生态平衡至关重要。
首先，大气层中臭氧层的损耗主要是由于人类活动引起的气候变化。
人类活动产生的二氧化碳等温室气体导致全球气候变暖，从而影响臭氧层的稳定性。
温暖的气候条件加速了臭氧分子的反应速率，使其更容易与其他物质发生反应，导致臭氧层损耗加剧。
此外，温暖的气候还使得大气层中的水蒸气含量增加，进一步加大了臭氧分子与其他物质反应的可能性。
其次，人类活动造成大气层中有害化学物质的释放，导致臭氧层的损耗。
一些化学物质，如氟氯碳化合物（CFCs），在大气层中解禁之前被广泛使用。
这些物质在大气层中相对稳定，但最终会进入臭氧层。
一旦这些化学物质进入臭氧层，它们会与臭氧分子发生反应并破坏臭氧层的结构，导致损耗。
特别是氯氟碳化物（CFCs）中的氯原子，可以作为催化剂参与多个臭氧分子的反应，加速臭氧分解的速率，从而进一步减少臭氧层的厚度。
此外，自然因素也是大气层中臭氧层损耗的重要原因之一。
太阳活动、海洋环流、火山喷发等自然现象会释放出一些化学物质，这些物质具有破坏臭氧分子结构的能力。
例如，火山喷发会喷出大量的二氧化硫，这些二氧化硫会与臭氧分子发生反应并破坏臭氧层。
此外，太阳活动引发的太阳风也会释放出一些电离氧原子，这些原子也会与臭氧分子发生反应并损坏臭氧层。
为了解决大气层中臭氧层的损耗问题，国际社会采取了多种措施。
一方面，全球多个国家联合签署了《蒙特利尔议定书》，承诺逐步淘汰和禁止使用含有氯氟碳化物（CFCs）等化学物质的产品。
这些努力取得了一定的成果，全球CFCs的使用已经大幅减少。
另一方面，人们也开始鼓励可再生能源的使用，减少温室气体的排放，从而减缓气候变化，降低大气层中温度的上升速度。
第二章 大气环境化学 (10)臭氧层的形成与耗损
十、臭氧层的形成与耗损1．臭氧层破坏的化学机理平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光解：O2 + hν(λ≤243nm) → O + OO + O2 + M → O3 + M平流层中的臭氧的消除途径有两种①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O②能够使平流层的O3 真正被清除的反应为O3 与O 的反应：O3 + O → 2O2由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HO x、NO x 和ClO x 等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。
（1）平流层中NO x对臭氧层破坏的影响平流层中NO x 主要存在于25km 以上的大气中，其数量约为10μL/m3。
在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。
①平流层中NO x的来源（a）N2O 的氧化N2O 是对流层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱氮和铵盐的硝化。
因此，天然来源是其产生的主要途径。
由于N2O 不易溶于水，在对流层中比较稳定，停留时间较长，因此，可通过扩散作用进入平流层。
进入平流层的N2O 有90%会通过光解形成N2：N2O+ hν(λ≤243nm) →N2+O有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO因此，N2O 在平流层的氧化是平流层中NO 和NO2 的主要天然来源。
（b）超音速和亚音速飞机的排放（c）宇宙射线的分解这个来源所产生的NO x 数量较少。
②NO x清除O3的催化循环反应NO + O3 → NO2 + O2NO2 + O• → NO + O2总反应：O3 + O• → 2O2该反应主要发生在平流层的中上部。
如果是在较低的平流层，由于O•的浓度低，形成的NO2 更容易发生光解，然后与O•作用，进一步形成O3：NO2 → NO + O•O• + O2 + M → O3因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。
③NO x的消除（a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NO x 在平流层大气中的主要消除方式。
破坏臭氧层机理
破坏臭氧层机理一、气相反应一、臭氧层的形成在平流层中，一部分氧气分子可以吸收小于240μm波长的太阳光中的紫外线，并分解形成氧原子。
这些氧原子与氧分子相结合生成臭氧，生成的臭氧可以吸收太阳光而被分解掉，也可与氧原子相结合，再度变成氧分子。
其过程可用下面的化学反应方程式来表示：O2+Hυ → 2OO2+O+M+O3 → MO3+hυ → J[10]O2+OO3+O → 2O2M为反应第三体，它们是氮气和氧气分子，其作用是与生成的臭氧相碰撞，接受过剩的能量以使臭氧稳定。
臭氧的浓度取决于上述纯氧反应理论生成反应和消除反应的平衡状态，它可以大体上重现出臭氧浓度的高度分布。
但是从定量角度看，这一理论得出的平流层臭氧浓度是实际臭氧浓度的2倍左右。
纯氧理论出现的问题，主要是没有考虑到大气中的微量成份的催化作用，通过链式反应消除臭氧。
其链式反应方程式如下：X+O3→XO+O2XO+O→X+O2合计O+O2→2O2其中X为H，OH，NO，Cl。
如果考虑了上述大气中微量成分消除臭氧的反应，再考虑大气运动效果，则大体上可以再现实际的臭氧高度分布。
在平流层中，臭氧的生成和消亡处于动态平衡，正常情况下维持一定的浓度，此种动态平衡亦可用下图表示。
二、气相反应引起的臭氧层破坏人类生产和使用大量CFCs，因其化学稳定性好、在对流层下易被分解而进入平流层。
到达平流层的CFCs受到短波紫外线UV—C的照射，分解为Cl?自由基，参与对臭氧的消耗，见下图。
Cl?自由基消耗臭氧的连锁循环过程如下：CFxCly → CFxCly-1+ClCl+O3 → ClO+O2O2 → 2OClO+O → Cl+O2Cl?自由基与O3反应的速度比NO与O3的反应快6倍。
反应过程中释放的氯可以在平流层中存在好几年，因此一个Cl?自由基能够消耗10万个O3就不足为怪了。
一般情况下CFCs放出一个氯离子，但是剩下的基团可以通过与氧气等的后续反应，使CFCs中的全部氯都以破坏臭氧层的活动形态放出。
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（b）超音速和亚音速飞机的排放 （c）宇宙射线的分解 这个来源所产生的NOx 数量较少。 ②NOx清除O3的催化循环反应 NO + O3 → NO2 + O2 NO2 + O• → NO + O2 总反应： O3 + O• → 2O2 该反应主要发生在平流层的中上部。
如果是在较低的平流层，由于O•的浓 度低，形成的NO2 更容易发生光解，然 后与O•作用，进一步形成O3： NO2 → NO + O• O• + O2 + M → O3 因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。 ③NOx的消除
B类紫外线灼伤称为B类灼伤，这是紫外辐 射最明显的影响之一，学名为红斑病。 B类紫外线也能损耗皮肤细胞中遗传物 质，导致皮肤癌。B类辐射增加还可对 眼睛造成损坏，导致白内障发病率增加。 B类紫外线辐射也会抑制人类和动物的免 疫力。因此B类紫外线辐射的增加，可 以降低人类对一些疾病包括癌症、过敏 症和一些传染病的抵抗力。
（a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当 它们被下沉的气流带到对流层时，就可 以随着对流层的降水被消除，这是NOx 在平流层大气中的主要消除方式。 （b）在平流层层顶紫外线的作用下， NO 可以发生光解： NO2 + hν → N• + O• 光解产生的N•可以进一步与NOx 发生 反应：N• + NO → N2 + O• N• + NO2 → N2O + O• 这种消除方式所起的作用较小。
HO2• + HO2• → H2O2 + O2 •OH + •OH → H2O2 •OH + HO2• → H2O + O2 （b）与NOx 的反应 •OH + NO2 + M → HONO2 + M •OH + HNO3 → H2O + NO3 总反应： •OH + NO2 → H2O + NO3 形成的硝酸会有部分进入对流层然后随降 水而被清除。（3）ClOx对臭氧层破坏 的影响 ①平流层中ClOx的来源
另外，臭氧层臭氧浓度降低紫外辐射增强， 反而会使近地面对流层中的臭氧浓度增 加，尤其是在人口和机动车量最密集的 城市中心，使光化学烟雾污染的机率增 加。 有人甚至认为，当臭氧层中的臭氧量减少 到正常量的1/5时，将是地球生物死亡 的临界点。这一论点虽尚未经科学研究 所证实，但至少也表明了情况的严重性 和紧急性。
2、臭氧空洞的危害
臭氧层中的臭氧能吸收200～300 nm的阳 光紫外线辐射，因此臭氧空洞可使阳光 中紫外辐射到地球表面的量大大增加， 从而产生一系列严重的危害。
阳光紫外线辐射能量很高的部分称EUV， 在平流层以上就被大气中的原子和分子 所吸收，从EUV到波长等于290nm之间的 称为UV-C段，能被臭氧层中的臭氧分子 全部吸收，波长等于290～320nm的辐射 段称为紫外线B段（即B类紫外线），也 有90％能被臭氧分子吸收，从而可以大 大减弱到达地面的强度。如果臭氧层的 臭氧含量减少，则地面受到紫外线B的 辐射量增大。
④形成N2O5 NO2 + O3 → NO3 + O2 NO3 + NO2 + M → N2O5 + M N2O5 → 2NO2 + O• ⑤形成HOCl ClO• + HO2• → ClOH + O2 HOCl + hν → Cl• + •OH HOCl + •OH → H2O + ClO•
⑥形成H2O2 HO2• + HO2• → H2O2 + O2 H2O2 + hν → 2•OH H2O2 + HO• → H2O + HO2• ⑦形成HCl Cl• + CH4 → HCl + CH3 Cl• + HO2• → HCl + O2
臭氧层存在于对流层上面的平流层中， 主要分布在距离地面10-50km范围内， 浓度峰在20-25km处。臭氧层对去、地 球上生命的出现、发展以及维持地球上 的生态平衡起着重要的作用。由于臭氧 层能够洗后99%以上的来自太阳的紫外 线外辐射，从而使地球上的生物不受到 紫外辐射的伤害。然而，随着科学和技 术的不断发展，人类的许多活动已经影 响到平流层的大气化学过程，使臭氧层 遭到破坏。
H2O+ O•(1D) → 2•OH H2+ O•(1D) →•OH+H• ②HOx清除O3的催化循环反应 在较高的平流层，由于O 的浓度相对较大， 此时O3 可通过以下两种途径被消除： H• + O3 → •OH + O2 •OH+O• → H•+O2 总反应： O3+O• → 2O2 •OH + O3 → HO2• + O2 HO2• + O• → •OH + O2
总反应： O3 + O• → 2O2 在较低的平流层，由于O 的浓度较小，O3 可通过如下反应被消除： •OH+O3 → HO2•+O2 HO2•+O3 → •OH+2O2 总反应： 2O3 → 3O2 无论哪种途径，与氧原子的反应是决定整 个消除速率的步骤。 ③平流层中HOx的消除 （a）自由基复合反应（HOx 消除的重要 途径）
组员： 李江 白军 吴建 王兴 郭跃海 郭家源 卢京敏
1．臭氧层破坏的化学机理
平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光 解： O2 + hν(λ≤243nm) → O + O O + O2 + M → O 3 + M 平流层中的臭氧的消除途径有两种 ①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O ②能够使平流层的O3 真正被清除的反应 为O3 与O 的反应： O3 + O → 2O2
（a）甲基氯的光解 甲基氯是由天然的海洋生物产生的，在对 流层大气中可被HO•分解生成可溶性的 氯化物，然后被降水清除。但也有少量 的甲基氯会进入平流层，在平流层紫外 线的作用下光解形成Cl•： CH3Cl → CH3•+Cl• （b）氟氯甲烷的光解 氟氯烃类化合物在对流层中很稳定，停留 时间较长，因而可以扩散进入平流层后， 在平流层紫外线的作用下发生光解： CFCl3 → CFCl2 + Cl•
由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、 氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流 层形成了HOx、NOx 和ClOx 等活性基团， 从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭 氧层的稳定状态。 （1）平流层中NOx对臭氧层破坏的影 响 平流层中NO 主要存在于25km 以上的 大气中，其数量约为10μL/m3。在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合 物主要是HNO 。
HCl 是平流层中含氯化合物的主要存在形 式。部分HCl 可以通过扩散进入对流层， 然后随降水而被清除。在30km 以上的 大气中，ClONO2 的含量也很显著。 （4）平流层中NOx、HOx与ClOx的重要反 应 NOx、HOx 与ClOx 在平流层中可以相互反 应，也可以与平流层中的其他组分发生 反应，所形成的产物相当于将这些活性 基团暂时储存起来，在一定条件下再重 新释放。
①形成HONO2 •OH + NO2 → HONO2 HONO2 + hν → •OH + NO2 HONO2 + •OH → H2O + NO3 ②形成HO2NO2 HO2• + NO2 + M → HO2NO2 + M HO2NO2 + hν → •OH + NO3 HO2NO2 + •OH → H2O + O2 + NO2 ③形成ClONO2 ClO• + NO2 + M → ClONO2 +M ClONO2 + hν → Cl•+NO3
上述活性基团和一些原子（O）或分子化 合物如O、HO、HO2、NO、NO2、Cl、ClO、 ClONO2、N2O5 和HO2NO2 都已在平流层 观测到，这进一步证实了人们所提出的 臭氧层的破坏机理。综上所述，平流层 中NOx、HOx 与ClOx 之间有着紧密的联 系，它们在平流层所发生的一系列反应 影响着平流层O3 的浓度和分布。
ClOx 破坏O3 层的过程可通过如下循环反 应进行： Cl• + O3 → ClO• + O2 ClO•+O• → Cl• &# 与氧原子的反应是决定整个消除速率的步 骤。 ③ClOx的消除 平流层中的ClOx 可以形成HCl： Cl• + CH4 → HCl + CH3 Cl• + HO2• → HCl + O2
（2）HOX对臭氧层破坏的影响
平流层中HOx 主要是指H•和HO•，它们主 要存在于40km 以上的大气中，在40km 以下的平流层大气中HOx 会以HO2 的形 式存在。 ①平流层中HOx的来源 平流层中HOx 主要来源于甲烷、水蒸汽和 氢气与激发态原子氧的反应，而激发态 原子氧是由O3 光解产生的： O3 + hν (λ ≤310nm) → O2 + O•(1D) CH4+ O•(1D) →•OH+CH3•
x 3
①平流层中NOx的来源 （a）N2O 的氧化 N2O 是对流层大气中含量最高的含氮 化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱 氮和铵盐的硝化。因此，天然来源是其 产生的主要途径。由于N2O 不易溶于水， 在对流层中比较稳定，停留时间较长， 因此，可通过扩散作用进入平流层。 进入平流层的N2O 有90%会通过光解形 成N2：N2O + hν (λ ≤243nm) →N2+O 有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO 因此，N2O 在平流层的氧化是平流层 中NO 和NO2 的主要天然来源。
CF2Cl2 → CF2Cl + Cl• 每个氟氯烃类化合物通过光解最终将把分 子内全部的Cl•都释放出来。 (c)氟氯甲烷与O(1D)的反应 O(1D) + CFnCl4-n → ClO• + •CFnCl3-n 同样，每个氟氯烃类化合物最终可以把分 子内全部的Cl•都转化形成ClO•。 ②ClOx清除O3的催化循环反应