注:本文轉(zhuǎn)載自“含氟氣體與環(huán)境問題”公眾號(hào)。
臭氧是大氣中自然存在的氣體。每個(gè)臭氧分子含有3個(gè)氧原子,化學(xué)表示為o3。臭氧主要存在于大氣中的兩個(gè)區(qū)域:約有10%的大氣臭氧存在于對(duì)流層,該區(qū)域距離地球最近(距離地表大約10-16公里);剩余的臭氧(約90%)存在于對(duì)流層頂至50公里海拔高度的平流層中。平流層中大量的臭氧通常被稱為“臭氧層”。
臭氧是大氣中自然存在的氣體,由于一個(gè)臭氧分子含有3個(gè)氧原子,因此其化學(xué)式為o3(如圖q1-1)。19世紀(jì)中葉時(shí)臭氧在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)。大氣中的臭氧后來通過化學(xué)和光學(xué)測量被發(fā)現(xiàn)。單詞“ozone”來源于希臘單詞“?ζειν”(ozein),意為“有氣味”。臭氧有一種刺激性氣味,即使在很低濃度時(shí)可以被檢測出來。臭氧可以與許多化合物快速反應(yīng)且在濃縮時(shí)具有爆炸性。電火花通常被用于生產(chǎn)臭氧并應(yīng)用在空氣和水的凈化、紡織品和食品漂白等工業(yè)過程。
臭氧位置 絕大多數(shù)臭氧(約90%)存在于平流層中,高于地表10-16km處至約50km的海拔高度處。平流層區(qū)域中具有臭氧濃度的區(qū)域通常被稱為“臭氧層”(如圖q1-2所示)。臭氧層遍布于并在高度和厚度上存在差異。絕大多數(shù)剩余的臭氧,約為10%存在于對(duì)流層,對(duì)流層為大氣中在地球表面和平流層之間的的區(qū)域。
臭氧豐度 臭氧分子在大氣中的相對(duì)豐度較低。在平流層中接近臭氧層濃度峰值的地方一般為每10億個(gè)空氣分子中有幾千個(gè)臭氧分子。絕大多數(shù)空氣分子為氧氣(o2)或氮?dú)猓╪2)。在接近地表的對(duì)流層中,臭氧濃度更低,一般介于每10億個(gè)空氣分子中有20-100個(gè)臭氧分子。的地表臭氧濃度值產(chǎn)生于人類活動(dòng)造成空氣污染時(shí)。
圖q 1?1 臭氧與氧氣
一分子臭氧o3含有3個(gè)結(jié)合在一起的氧原子。占地球大氣中氣體21%的氧氣分子含有結(jié)合在一起的2個(gè)氧原子。為了形象描述臭氧在我們所處的大氣中的低相對(duì)豐度,我們可以想象將平流層和對(duì)流層中所有的臭氧分子向下運(yùn)移到地球表面并構(gòu)建一層可以遍布于整個(gè)地球的純臭氧,那么結(jié)果中的臭氧層的平均厚度約為3mm(約為1/10英寸)(見q4)。然而正是這個(gè)大氣中極小的部分在保護(hù)地球上的生命至關(guān)重要(見q3)。
圖q1?2大氣中的臭氧
臭氧遍布于對(duì)流層和平流層中,上述圖示廓線顯示了在熱帶地區(qū)的臭氧隨海拔高度的變化。絕大多數(shù)臭氧存在于平流層的“臭氧層”中,該層的垂向幅度或厚度隨區(qū)域和季節(jié)發(fā)生變化(見q4)。近地表的臭氧的增加來自于人類活動(dòng)所產(chǎn)生的污染。