臭氧层空洞及其形成原因（课堂PPT）

1、1臭氧层空洞形成机制2太空中的地球在天际遨游时遥望地在天际遨游时遥望地球，映入眼帘的是一球，映入眼帘的是一个晶莹的球体，上面个晶莹的球体，上面蓝色和白色的纹痕相蓝色和白色的纹痕相互交错，周围裹着一互交错，周围裹着一层薄薄的水蓝色层薄薄的水蓝色“纱纱衣衣”。3Contents臭氧的性质臭氧的性质大气臭氧层及其形成大气臭氧层及其形成南极臭氧空洞形成原因南极臭氧空洞形成原因臭氧层破坏机理臭氧层破坏机理保护臭氧层的全球行动保护臭氧层的全球行动4臭氧的性质v 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

2、g/m3）5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；v 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。6臭氧层的作用紫外紫外辐射辐射人体健康人体健康影响影响臭氧层吸收情况臭氧层吸收情况UV-A促进维生促进维生素素D的合成的合成基本不吸收基本不吸收UV-B损害蛋白损害蛋白质和质和DNA吸收大约吸收大约90%UV-C损害蛋白损害蛋白质和质和DNA全部吸收全部吸收O3层损耗的危害：层损耗的危害：皮肤癌发病率增高、伤害眼

3、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。7O3层的形成 O3的形成条件的形成条件 强太阳辐射强太阳辐射 充足充足的氧分子和的氧分子和活性氧原子活性氧原子 20-30 km高空最高空最适合适合8臭氧层空洞的发现v 1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞；v 1985年美国“雨云-7号”气象卫星观测到了这个臭氧洞。v 1979年的290 DU至1985年的170 DU，至2000年的100 DU。1979年年 1989年年 1999年年 2008年年南极臭氧层空洞变化（南极臭氧层空洞变化（1979-2008年）年）9臭氧层空洞的形成v Farman

4、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；v 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？10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”。11臭氧层空洞的形成v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。v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。v当春季来临

5、，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。12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、Cl1 卤素气体的排放和聚集2 卤素气体传输至平流层3 卤素气体在紫外线照射下转化为活性分子4 活性卤素气体在全球范围引起臭氧层消耗5 活性卤素气体返回对流层并被去除极地涡旋和冰晶云加剧了极地冬季和春季的臭氧层消耗13臭氧层的破坏机理14臭氧层的破坏机理15氟氯烃化合物来源含氯气体喷雾剂、发泡剂、制冷剂16哈龙类化合物来源含溴气体高质量的

6、灭火剂17蒙特利尔议定书1985年：年：维也纳公约维也纳公约1987年：年：蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书1990年：伦敦修正案年：伦敦修正案1992：哥本哈根修正案：哥本哈根修正案1999：北京修正案：北京修正案每次修改结果使受控物质种类被再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次扩充，完全淘汰的日程也一次次提前。提前。如果不控制，如果不控制，2050年平流程活性氯年平流程活性氯含量比含量比1980年水平增长年水平增长10倍；如果倍；如果严格执行控制，平流层活性氯会在严格执行控制，平流层活性氯会在2000年左右达到峰值后开始持续下年左右达到峰值后开始持续下降。降。国际臭氧日：国际臭氧日：9月月16日。日。18O3总量过去变化和未来发展预测 60oN-60oS：预计：预计2030年平流层年平流层O3会恢复至会恢复至1980年水平；年水平； 南极区域：预计南极区域：预计2050年平流层年平流层O3会恢复至会恢复至1980年水平。年水平。19保护臭氧全球行动的启示v 保护