臭氧层中有三种氧的同素异形体参与循环:氧原子(O)、氧气分子(O2)和臭氧(O3),氧气分子在吸收波长小于240纳米的紫外线后,被光解成两个氧原子,每个氧原子会和氧气分子重新组合成臭氧分子。臭氧分子会吸收波长为310-200纳米的紫外线,又会分解为一个氧气分子和一个氧原子,最终氧原子和臭氧分子结合形成两个氧气分子。 O + O3 → 2 O2
(每月全球臭氧层平均厚度值(1DU=标准温度和气压下10微米厚度)
平流层中臭氧的总量则取决于上述光化学的过程。臭氧会被一些游离基催化形成氧气而消失,主要的游离基有氢氧基(OH·)、一氧化氮游离基(NO·)、氯离子(Cl·)和溴离子(Br·)。这些游离基有自然生成的,也有人为造成的,其中氢氧基和一氧化氮主要是自然产生的,而氯离子和溴离子则是由于人类活动产生的,主要是一些人造物质,如氟氯烃和氟里昂,因为比较稳定,释放到大气中后,不会分解,而到平流层后在紫外线的作用下会则会分解,成为游离状态。
CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl 其中'h'为普朗克常数,'ν'为电磁波的频率。
游离的氯和溴原子通过催化作用,会消耗臭氧。一个氯原子会和一个臭氧分子作用,夺去其一个氧原子,形成ClO,使其还原为氧气分子,而ClO会进一步和另外一个臭氧分子作用,产生两个氧气分子并还原成氯原子,然后继续和臭氧作用。 Cl + O3 → ClO + O2 ClO + O3 → Cl + 2 O2 这种催化作用导致臭氧的进一步消耗,直到氯原子重新回到对流层,形成其他化合物而被固定,例如形成氯化氢或氮氯化合物等,这一过程大约持续有两年时间。
溴原子对臭氧的消耗甚至比氯原子更严重,不过好在溴原子的量比较少。其他卤素原子,如氟和碘也有类似的效应,不过氟原子由于比较活跃,很快就能和水以及甲烷作用形成不易分解的氢氟酸,碘原子甚至在低层大气中就被有机分子俘获,这两种元素对臭氧的消耗没有重要的作用。一个氯原子大约能和十万个臭氧分子作用,如果乘上每年人类向大气释放的氟利昂的量,可以想象其对臭氧层的破坏有多严重。


平流层中臭氧的总量则取决于上述光化学的过程。臭氧会被一些游离基催化形成氧气而消失,主要的游离基有氢氧基(OH·)、一氧化氮游离基(NO·)、氯离子(Cl·)和溴离子(Br·)。这些游离基有自然生成的,也有人为造成的,其中氢氧基和一氧化氮主要是自然产生的,而氯离子和溴离子则是由于人类活动产生的,主要是一些人造物质,如氟氯烃和氟里昂,因为比较稳定,释放到大气中后,不会分解,而到平流层后在紫外线的作用下会则会分解,成为游离状态。
CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl 其中'h'为普朗克常数,'ν'为电磁波的频率。
游离的氯和溴原子通过催化作用,会消耗臭氧。一个氯原子会和一个臭氧分子作用,夺去其一个氧原子,形成ClO,使其还原为氧气分子,而ClO会进一步和另外一个臭氧分子作用,产生两个氧气分子并还原成氯原子,然后继续和臭氧作用。 Cl + O3 → ClO + O2 ClO + O3 → Cl + 2 O2 这种催化作用导致臭氧的进一步消耗,直到氯原子重新回到对流层,形成其他化合物而被固定,例如形成氯化氢或氮氯化合物等,这一过程大约持续有两年时间。
溴原子对臭氧的消耗甚至比氯原子更严重,不过好在溴原子的量比较少。其他卤素原子,如氟和碘也有类似的效应,不过氟原子由于比较活跃,很快就能和水以及甲烷作用形成不易分解的氢氟酸,碘原子甚至在低层大气中就被有机分子俘获,这两种元素对臭氧的消耗没有重要的作用。一个氯原子大约能和十万个臭氧分子作用,如果乘上每年人类向大气释放的氟利昂的量,可以想象其对臭氧层的破坏有多严重。
