臭氧层破坏的机理
臭氧层的破坏和损耗课件
臭 氧 层 损 耗 过 程
三、臭氧层损耗的危害及影响
北半球中纬度地区冬/春季增加了7%； 北半球中纬度地区夏/秋季增加了4%； 南半球中纬度地区全年平均增加了6%； 南极地区春季增加了130%；北极地区春季增加 了22%。（紫外线）
对人类健康的影响 对植物的影响 对水生系统的影响 对其它方面的影响
臭氧层
臭 氧 层
紫 外 线
臭氧层功能
臭氧层功能与形成
臭氧层的作用： 臭氧层阻挡着太阳紫外辐射的UV-C的 全部和大约90%以上的UV-B这些对生物 有害的射线，透过臭氧层的部分紫外线恰 好足够替人类消灭有害的微生物，这正是 天造地化的神奇之处。因而，臭氧层成为 保护地球上生物的天然屏障。正是这层薄 薄的轻纱阻挡着太阳紫外辐射。 臭氧层的形成：O2 ＋UV → 2O 2O ＋ O2 ＋M → O 3 ＋ M
五、遏制臭氧层耗竭的对策
逐步禁止生产和使用破坏臭氧层的物质， 从而保护臭氧层免遭破坏 研发寻找氟利昂、哈龙的替代品 继续关注并进行综合调查研究 保护臭氧８年主题是：“为了地球上的生命，请购买 有益于臭氧层的产品” ， １９９９年国际保护臭氧层日的主题是：“保护天 空，保护臭氧层”， ２０００年的主题是：“拯救我们的天空：保护你 自己；保护臭氧层”， ２００４年的主题是：“拯救蓝天，保护臭氧层： 善待我们共同拥有的星球”。 ２００５年的主题是“善待臭氧，安享阳光” ２００６年的主题是“保护臭氧层，拯救地球生 命”。 ２００８年的主题为“全球携手，共享益处”。 ２００９年的主题为“全球参与：携手保护臭氧层”
二、臭氧层损耗的现状（证据）
2000年 2006年
臭氧空洞概念
南极臭氧空洞 美国美国南极考察队自1957年开始观察臭 氧浓度，至1970年南极上空臭氧浓度基本 上在300DU水平上下，至1984年臭氧每年 10月浓度急剧下降至200DU，臭氧空洞出 现。1993年，臭氧浓度损失了2/3以上，降 至90DU的历史最低水平。 臭氧空洞：某上空区域臭氧浓度急剧下降， 同周围地区比形成一个低浓度的臭氧地区。
臭氧层破坏
臭氧层破坏太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达地球表面，就可能破坏生物分子的蛋白质和基因物质，即我们所熟知的DNA造成细胞破坏和死亡。
来自于太阳的高能量的紫外辐射在到达地球表面之前，其中高能的紫外线使得高空中（离地面10 公里以上）的氧气分子发生分解，产生的氧原子具有很强的化学活性，因此能很快与大气中含量很高的氧分子发生进一步的化学反应，生成臭氧分子。
由于臭氧和氧气之间的平衡，大气形成了一个较为稳定的臭氧层，而臭氧层的作用正是阻挡太阳紫外线照射，使人类免受伤害。
大气臭氧层的损耗是当前世界上又一个普遍关注的全球性大气环境问题，它同样直接关系到生物圈的安危和人类的生存。
①臭氧层损耗与" 臭氧洞"臭氧（03）是氧元素的同素异形体，它的化学性质十分活泼，很容易跟其他物质发生化学反应。
实际上，在臭氧层内，臭氧的形成是众多物质参与，一系列化学反应达到化学平衡的结果。
臭氧在遇到H、0H、N 0、Cl 、Br 时，就会被催化，加速分解为02。
氯氟烃之所以被认为是破坏臭氧层的物质就是因为它们在在太阳辐射下分解出Cl 和Br 原子。
1984 年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。
1985年，美国的" 雨云-7 号" 气象卫星测到了这个臭氧洞。
以后经过数年的连续观测，进一步得到证实。
据NASA报道，NASA 的"Nimbus-7"卫星上的总臭氧测定记录数据表明，近年来，南极上空的臭氧洞有恶化的趋势。
目前不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少现象。
NASA和欧洲臭氧层联合调查组分别进行的测定都表明了这一点。
②臭氧层破坏的原因对于大气臭氧层破坏的原因，科学家中间有多种见解。
但是大多数人认，人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs 表示）是破坏臭氧层的主要原因。
氯氟烃是一种人造化学物质，1930 年由美国的杜邦公司投入生产。
在第二次世界大战后，尤其是进入60 年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。
自然科普知识：臭氧层破坏的原因
自然科普知识：臭氧层破坏的原因自从发现南极上空出现臭氧空洞以后，科学家们经过近十年的研究，最后得出一致的结论：臭氧层的破坏和臭氧空洞的出现，是人类自身行为造成的，也就是人们在生产和生活中大量地生产和使用“消耗臭氧层物质(ODS)”以及向空气中排放大量的废气造成的。
ODS主要包括下列物质：CFCs(氯氟烃)、哈龙(Halon，全溴氟烃)、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等。
ODS的用途：用作制冷剂、喷雾剂、发泡剂、清洗剂等。
废气：主要是汽车尾气、超音速飞机排出的废气、工业废气等。
在上述所有物质中，破坏力的(或者称之为“罪魁祸首”)是CFCs和哈龙。
而在我们生活中用的最多的就是我们大家所熟悉的CFCs。
CFCs是氟里昂的一部分。
是上世纪30年代由美国杜邦公司开发和生产的一种氯氟烃类的制冷剂，并且冠以商标名称为“氟里昂”。
而现今，人们习惯于把制冷剂统称为“氟里昂”。
有资料显示：从20世纪的30年代初到90年代的五六十年中，人类总共生产了1500万吨氯氟烃。
人类开发了氯氟烃，使自己的生活提升了档次，却带来了一个巨大的环境问题--臭氧层的破坏。
臭氧层破坏机理(1)、废气破坏臭氧层废气中含有大量的氮氧化物(如N0和N02等)，这些氮氧化物能够破坏掉大量的臭氧分子，从而造成臭氧层的破坏。
(2)、CFCs和哈龙对臭氧层的破坏美国科学家莫里纳(Molina)和罗兰德(Rowland)提出：人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成臭氧层被破坏的元凶，最典型的是氯氟烃类化合物(CFCs)和含溴化合物哈龙(Halons)。
CFCs和哈龙在生产和使用过程中总是要泄漏的，泄漏后首先进入大气的对流层中。
而这些物质在对流层中是化学惰性的，即它们在对流层中十分稳定，能够存有几十年甚至上百年不发生变化。
但这些物质不可能总是存有于对流层中，通过极地的大气环流以及赤道地带的热气流上升，最终使这些物质进入平流层。
然后又在风的作用下，把它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内混合均匀。
臭氧层破坏及其原因
臭氧层破坏及其原因约10亿年前，随着生物的进化，地球上由于好氧生物的产生和光自养生物（主要是绿色植物）的增多，加速了大气中游离氧的含量，在平流层中逐渐形成了臭氧层。
O2＋光（波长为242纳米）—→2OO2＋O—→O3臭氧层主要分布在距地球表面25～40千米的平流层中，但即使在那里，10万个气体分子中也只有1个臭氧分子，总的累积厚度平均也仅0.3厘米左右，然而就是这一层薄薄的臭氧层成了生命的防线，能强烈地吸收太阳光中90％波长为220－330纳米的紫外线辐射：O3＋紫外线—→O2＋OO＋O—→O2＋热量如果没有臭氧层的保护，所有紫外线会落到地面上，那么，日光晒焦的速度将比夏天的烈日下快50倍，几分钟内地球上的树木全被烧焦，所有生物都将被杀死，生机勃勃的世界就会变成荒漠及焦土。
1985年，英国南极考察队约瑟夫·法曼在南极的哈雷兹上空用仪器观察大气中臭氧层的变化，发现出现了一个面积接近美国大陆的“臭氧层空洞”。
这个“空洞”每年都在移动，面积也在扩大，到1999年，臭氧层空洞的面积接近三个中国大陆，深似珠穆朗玛峰。
最近全球规模最大的臭氧层监测实验结果表明，北极上空某个高度的臭氧层已减少了60％，比最严重的1997年更糟。
氟氯烃、氮氧化物等消耗臭氧的物质是臭氧层破坏的元凶。
1987年美国老资格战斗机驾驶员巴瑞尼奥斯在2个多月中，驾驶ER－2飞机先后12次进入南极臭氧层“空洞”，采集大量气体样本，证实氟氯烃等物质是破坏臭氧层的主要物质。
氟氯烃无毒、不易燃，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。
氟氯烃化学性质稳定，挥发并逸入大气中，大部分停留在对流层，一小部分升入平流层。
在对流层相当稳定的氟氯烃上升进入平流层后，在一定气象条件和紫外线的照射下会分解生成一种氯自由基（Cl·）。
这种氯自由基的反应能力极强，导致臭氧迅速分解。
CF3Cl＋紫外线—→CF3·＋Cl·Cl·＋O3—→ClO·＋O2在平流层中的自由氧原子还会与ClO·自由基反应：O＋ClO·—→Cl+O2反应产生的Cl·又会进一步破坏臭氧。
臭氧层破坏的原因
臭氧层破坏的原因引言臭氧层是位于地球大气层的一部分，它主要起到过滤太阳辐射的作用。
然而，随着工业和人类活动的增加，臭氧层正在承受着越来越多的破坏。
本文将探讨臭氧层破坏的原因，为我们理解和应对这一问题提供参考。
化学物质的排放化学物质的排放是臭氧层破坏的主要原因之一。
特别是卤代烃类（如氯氟烃），它们是一类人工合成的化合物，主要用于制冷剂、喷雾剂和泡沫塑料中。
这些化学物质在运输和使用过程中可能被释放到大气中，最终达到臭氧层，并与臭氧分子发生反应，破坏臭氧层的结构和功能。
温室气体的排放温室气体的排放是臭氧层破坏的另一个重要原因。
温室气体包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等，它们主要源于燃烧化石燃料和森林砍伐等人类活动。
温室气体的排放导致地球温度升高，这会加速臭氧分子的反应速度，并破坏臭氧层的稳定性。
氟氯碳化合物的使用氟氯碳化合物（CFCs）是臭氧层破坏的主要元凶之一。
CFCs是一类人工合成的化合物，被广泛用作制冷剂、清洁剂和发泡剂等。
这些化合物在大气中稳定存在，并上升到臭氧层，然后由紫外线辐射将其分解释放出氯离子。
氯离子与臭氧分子反应，造成氧气分子释放，并破坏臭氧层的结构。
短期因素的影响臭氧层破坏还受到一些短期因素的影响。
例如，火山爆发可以释放大量的二氧化硫和其他气体，这些气体可以通过化学反应破坏臭氧层。
此外，太阳活动的变化也会对臭氧层的稳定性产生影响。
结论臭氧层的破坏是一个严峻的环境问题，对生物多样性和气候变化产生了重要影响。
化学物质的排放、温室气体的排放和氟氯碳化合物的使用都是臭氧层破坏的重要原因。
为了保护臭氧层，我们需要采取措施减少冷却剂、清洁剂和发泡剂等化学物质的使用，减少温室气体的排放，并加强环境监测和国际合作。
只有通过全球合作和行动，我们才能有效地保护和修复臭氧层，保护地球生态系统的稳定性和人类的健康。
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。
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。
氮氧化合物破坏臭氧机理
氮氧化合物破坏臭氧机理
臭氧层是大气中一种非常重要的气体，它能够吸收紫外线，有效
地保护着地球及其生命系统。
然而，随着全球工业和人口的增加，臭
氧层遭到了严重破坏，其中一部分原因就是氮氧化合物的排放。
那么，氮氧化合物究竟是如何破坏臭氧层的呢？
首先，氮氧化合物包括NO、NO2、N2O等物质，这些化合物可以
通过人类活动的各种途径排放到大气中，比如农业、交通运输等。
对
于破坏臭氧层而言，最重要的是NO和NO2。
这是因为它们可以参与一
系列复杂的化学反应过程，从而导致臭氧的减少。
其次，NO和NO2在大气中可以互相转化。
其中，NO可以与O3反
应生成NO2和O2，在此反应中，NO起到催化剂的作用。
然而，NO2与
O3反应生成NO和O2，这一过程会直接破坏臭氧层。
因此，NO和NO2
两种化合物的排放量越高，臭氧层遭受的破坏就越严重。
第三，NO和NO2还可以与其他物质发生反应，从而进一步破坏臭氧层。
例如，NO2可以与羟自由基（OH）反应生成硝酸，而硝酸可以与水蒸气形成云雾，这会导致雾霾天气的出现。
此外，NO2还可以与其他碳氢化合物反应，产生一系列多种臭氧污染物，例如PAN等。
综上所述，氮氧化合物破坏臭氧层的机理比较复杂，而且受到各
种因素的影响。
然而，无论是从环保角度还是全球气候变化角度考虑，减少氮氧化合物的排放对于保护臭氧层和地球环境都是非常重要的。
因此，各国政府需要采取更加有力的措施，限制氮氧化合物的排放，
保护臭氧层和我们的地球。
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臭氧层破坏的机理
一、引言
臭氧层是地球大气层中非常重要的一部分，它能够吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受紫外线的危害。
然而，随着人类活动的不断增加，臭氧层破坏问题也越来越严重。
本文将从机理方面介绍臭氧层破坏的原因。
二、臭氧层的形成和作用
1. 臭氧层形成
臭氧层是由大量高能量紫外线辐射作用于大气中的氧分子（O2）形成的。
这种辐射会将O2分子分解为单个氧原子（O），随后这些单个氧原子会与其他O2分子结合形成臭氧（O3）。
2. 臭氧层作用
臭氧层能够吸收太阳紫外线中最短波长（200-290纳米）的部分，这部分紫外线对生物体伤害最大。
如果没有臭氧层存在，这些紫外线将直接照射到地球表面，并对生物体造成伤害。
三、臭氧层破坏的原因
1. 氯氟烃类物质
氯氟烃类物质是臭氧层破坏的主要原因之一。
这些物质包括氯氟烷（CFCs）、卤代甲烷（Halons）和溴化物（Bromides）等。
这些物质在大气中会逐渐分解，释放出氯、溴等化学元素，这些元素会与臭氧反应，形成一系列的化合物，最终导致臭氧层的破坏。
2. 氮氧化物
二氧化氮和一氧化二氮等氮氧化物也是臭氧层破坏的原因之一。
这些物质会与臭氧发生反应，生成一种叫做亚硝基过程的反应链，最终导致大量的臭氧被消耗掉。
3. 紫外线辐射
紫外线辐射也是导致臭氧层破坏的原因之一。
紫外线能够将O3分解为O2和单个O原子，从而降低了臭氧层中O3的浓度。
4. 温室效应
温室效应也可能对臭氧层产生影响。
随着温室气体的增加，大气层中的温度也会上升，这可能会导致臭氧层的下降。
四、结论
臭氧层破坏是一个非常严重的问题，它对地球上的生物体造成了巨大的危害。
目前，国际社会已经采取了一系列措施来减缓臭氧层破坏问题。
这些措施包括限制和禁止使用氯氟烃类物质、减少二氧化碳等温室气体排放等。
我们应该认识到保护臭氧层是我们每个人都应该承担的责任。