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臭氧层空洞形成机制,太空中的地球,在天际遨游时遥望地球,映入眼帘的是一个晶莹的球体,上面蓝色和白色的纹痕相互交错,周围裹着一层薄薄的水蓝色“纱衣”。,Contents,臭氧的性质,O3(Ozone) 三个氧原子构成,O2的同素异形体 常温下,淡蓝色、特殊臭味(鱼腥味)的气体 长期人体接触,头痛、眼睛灼热、刺激呼吸道(100 g/m3),大气臭氧层,O3在不同大气高度有显著不同的环境作用 对流层:NOx和VOCs光化学烟雾污染物;二级标准:(8h浓度)160 g/m3; 平流层:90%的O3 ;峰值在20-25 km范围内; 沿垂直于地面的方向将大气中的O3全部压缩到1.01105Pa,总厚度平均约为3 mm。,臭氧层的作用,O3层损耗的危害: 皮肤癌发病率增高、伤害眼睛导致白内障,O3下降1%,发病率增加0.6%-0.8%; 陆生植物生长力减弱等。,O3层的形成,O3的形成条件 强太阳辐射 充足的氧分子和活性氧原子 20-30 km高空最适合,臭氧层空洞的发现,1984年,英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞; 1985年美国“雨云-7号”气象卫星观测到了这个臭氧洞。 1979年的290 DU至1985年的170 DU,至2000年的100 DU。,1979年 1989年 1999年 2008年,南极臭氧层空洞变化(1979-2008年),臭氧层空洞的形成,Farman等人认为臭氧层空洞形成原因:南极的极低温度和极地含卤化合物浓度的增加; Why 南极? 人类所排放氟氯烃主要在北半球,欧洲、俄罗斯、日本和北美约占总量的90%,且是对流层。 北极有没有?,臭氧层空洞的形成,携带北半球释放的氟氯烃的大气环流,随赤道附近的热空气上升,分流向两极,然后冷却下沉,从低空回流到赤道附近回归线。 南极黑暗酷冷的冬季,下沉的气流在南极山地受阻,就地旋转,吸入冷空气形成“极地涡旋”。,臭氧层空洞的形成,极地涡旋的重要作用:内部空气与外部大气隔离,只有平流层上部空气可以进入涡内。 旋涡内温度下降至240-195 K时,水汽凝结成为冰晶云,并吸收、积聚氟氯烃化合物。 当春季来临,冰晶融化,释放吸附的氟氯烃类物质。在紫外线作用下,释放氯原子,与臭氧反应。,臭氧层空洞的形成,卤素气体:CCl3F、CCl2F2、CH3Cl、CCl4、CH3Br、CHBr3、CBrF3 活性卤素分子:BrONO2、HCl、ClONO2、ClO、BrO、Br、Cl,臭氧层的破坏机理,臭氧层的破坏机理,氟氯烃化合物来源,含氯气体,喷雾剂、发泡剂、制冷剂,哈龙类化合物来源,含溴气体,高质量的灭火剂,蒙特利尔议定书,1985年:维也纳公约 1987年:蒙特利尔议定书 1990年:伦敦修正案 1992:哥本哈根修正案 1999:北京修正案 每次修改结果使受控物质种类被再次扩充,完全淘汰的日程也一次次提前。 如果不控制,2050年平流程活性氯含量比1980年水平增长10倍;如果严格执行控制,平流层活性氯会在2000年左右达到峰值后开始持续下降。 国际臭氧日:9月16日。,O3总量过去变化和未来发展预测,60oN-60oS:预计2030年平流层O3会恢复至1980年水平; 南极区域:预计2050年平流层O3会恢复至1980年水平。,保护臭氧全球行动的启示,保护环境全球合作的典范 ODS成熟的替代品 各国责任明确 发达国家积极行动,并

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