臭氧层与紫外线防护

《臭氧层与紫外线防护》是一个 3D 大气化学模拟程序，模拟海拔 15 至 35 公里之间的平流层臭氧柱。入射的太阳辐射分为致命的 UV-C（100 至 280 nm）、引起晒伤的 UV-B（280 至 315 nm）和低能量的 UV-A（315 至 400 nm）。学生观察三原子臭氧 (O3) 分子在查普曼循环中分裂和重组，以阻挡 100% 的 UV-C 和几乎所有的 UV-B。拖拽或点击氯氟烃 (CFCl3) 分子会释放出反应性氯自由基（Cl 和 ClO），它们会催化剥离臭氧中的氧原子，使臭氧柱厚度降至 220 多布森单位的臭氧洞阈值以下，从而让 UV-B 穿透到地面。

• 观察健康臭氧水平 (~300 DU) 下的三条入射波束：紫色 UV-C 在高空停止，紫色 UV-B 被 O3 阻挡，琥珀色 UV-A 穿透而过。
• 将 CFC 排放量提高到 90%，并将蒙特利尔议定书年份设为 1995 年，以使臭氧柱降至 220 多布森单位以下，并观察 UV-B 到达地球。
• 点击平流层中的绿色 CFC 分子，裂解出反应性的橙色氯自由基，并观察它催化攻击附近的 O3 分子。
• 将蒙特利尔议定书年份从 2000 年向后滑动到 2065 年，以观察平流层氯的逐渐消退和臭氧层的恢复。

1. 1区分平流层臭氧层如何吸收 UV-C、UV-B 和 UV-A 太阳辐射。
2. 2描述自然查普曼循环中紫外线光子如何持续产生和破坏臭氧。
3. 3解释 CFC 分子中的单个氯自由基破坏数千个 O3 分子的催化机制。
4. 4解释多布森单位 (DU) 中的臭氧柱厚度，并评估 1987 年《蒙特利尔议定书》的影响。

教师常问的问题