Ozone Hole and Acid Rain

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臭氧洞與酸雨
臭氧的時空分布
•單位面積上方所含之臭氧總量
以Dobson unit (DU)計算
•1DU = 10-5m / 1 atm / 0 C
•全球平均臭氧厚度=300DU
比例:每百萬個分子僅
有一個為O3
最高密度:
5x1012個O3分子
/cm3
O3
90%
10%
•東西向分布均勻,南北向分布變化大
•季節總變化量:北半球>南半球
•總量: 冬半球>夏半球
平流層化學
光解反應Photodissociation reaction
O2+hv→O+O
O+O2+M →O3+M
產生臭氧
淨效應:3O2 →2O3
O3+hv→O2+O
O+O3 →2O2
破壞臭氧
淨效應:2O3 →3O2
催化循環(catalytic cycle)
X+O3→XO+O2
O3+hv →O+O2
O+XO →X+O2
破壞臭氧
淨效應:2O3 →3O2
X n XO:自由基
( HOx NOx, ClOx )
CH3Cl+HO→Cl+……… 破壞臭氧
大氣對臭氧的傳送
夏半球
冬半球
春秋分
冬夏至
臭氧洞
南極Halley Bay上空總臭氧量
Question 1:
臭氧洞形成的原因?
Question 2:
為何在南極?
Question 1
CFCl3+hv → CO2+HF+3Cl or 3ClO
CFCs (氟氯碳化物)
來源—人類(主要):冷煤,溶劑,發泡劑
天然(少數):火山爆發,海草及生質燃燒
全球七個測站
測得之CFC-11
及CFC-12濃度
月平均值
北半球
南半球
Question 2
原因一:特殊環境的催化反應
HO+NO2 →HNO3
ClO+NO2 →ClONO2
儲存分子(reservoir molecules)
(催化循環反應停頓)
低溫狀況下儲存分子產生以下反應:
ClONO2+HCl →Cl2(氣體)+HNO3(冰粒)
Cl2+hv →2Cl
(催化反應復活,且高效率之反應)
原因二:與大氣環流有關
平流層臭氧減少的影響
• 1% decrease cause 2% increase of UV-B
radiation in sea level
• 10% decrease in stratosphere cause 50-90%
increase of skin cancer
•Affect growth and reproduction of some
organisms
140-340nm太陽輻射穿透大氣之程度
DNA對260-360nm紫外線敏感
酸雨
•一般雨水因溶有空氣中之CO2其PH=5.6
•燃燒石化燃料產生SO2及NO2,溶於雨水
後其PH大都<5.6
酸雨有多酸?
酸雨有多酸?
都是酸雨惹的禍
1908
1969
單位體積百萬分比(ppmv)
1991/6皮納度波火山爆發將大量之SO2注入平流層
1991/9高層大氣研究衛星測量到的SO2濃度分布

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