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注:本文轉(zhuǎn)載自“含氟氣體與環(huán)境問題”公眾號。
臭氧是大氣中自然存在的氣體。每個臭氧分子含有3個氧原子,化學(xué)表示為O3。臭氧主要存在于大氣中的兩個區(qū)域:約有10%的大氣臭氧存在于對流層,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,由于一個臭氧分子含有3個氧原子,因此其化學(xué)式為O3(如圖Q1-1)。19世紀中葉時臭氧在實驗室試驗中被發(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%存在于對流層,對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10億個空氣分子中有幾千個臭氧分子。絕大多數(shù)空氣分子為氧氣(O2)或氮氣(N2)。在接近地表的對流層中,臭氧濃度更低,一般介于每10億個空氣分子中有20-100個臭氧分子。的地表臭氧濃度值產(chǎn)生于人類活動造成空氣污染時。
圖Q 1?1 臭氧與氧氣
一分子臭氧O3含有3個結(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個氧原子。為了形象描述臭氧在我們所處的大氣中的低相對豐度,我們可以想象將平流層和對流層中所有的臭氧分子向下運移到地球表面并構(gòu)建一層可以遍布于整個地球的純臭氧,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)。然而正是這個大氣中極小的部分在保護地球上的生命至關(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所產(chǎn)生的污染。