贺延昌--臭氧层空洞

1、 环境污染之 臭氧层空洞材料学院 贺延昌 2014.10.30 目 录 臭氧与臭氧层臭氧与臭氧层1 臭氧层空洞臭氧层空洞2 防治措施防治措施3一、臭氧与臭氧层臭氧臭氧 臭氧的发现臭氧的发现 1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。 1840年德国C.F.舍拜恩在电解稀硫酸时 ，发现有一种特殊臭味的气体释出，因此将它命名为臭氧 。同年，法国科学家克里斯蒂安弗雷德日将它确定为臭氧。 我们身边的臭氧我们身边的臭氧 1951年AJ哈根最先指出臭氧（O3）是氮氧化物、碳氢化合物和空气的混合物通过光化学反应形成的。美国斯坦福研究所的学者指出，形成O3的活性有机化合物和氮氧化物的主要来

2、源是汽车排放的废气。因此，O3的浓度升高是光化学烟雾污染的标志。 这样的话，空气中的臭氧多了，不是正好可以弥补臭氧层空洞的缺陷，为什么还要把它称作是污染呢？臭氧在高层大气和近地层的作用不同，在近地层和人接触是有害的，会对人的呼吸系统有刺激；但臭氧在高层大气时，形成臭氧层，可以吸收太阳光中的紫外线，保护人类和动植物，是有益的。 臭氧层 定义：臭氧层是指大气层的平流层 中臭氧浓度相对较高的部分，距离地面2050km。其主要作用是吸收短波紫外线。主要来源：臭氧层、雷电作用等。臭氧层中臭氧的动态平衡 除了上图所描述的雷电作用所生成的臭氧；另外，紫外线照射臭氧层的时候也会使氧分子电离为氧原子，进而生成臭

3、氧。 臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。分布规律 臭氧层总量在地理分布上是不均匀的，其最低值出现在赤道附近，随着维度的增大，抽样厚度也逐渐增大。南半球臭氧总量最大值位于南纬550650附近；北半球臭氧总量最大值位于北纬650750附近。接近两极地区臭氧厚度开始减少。大气中臭氧总量还呈规律性的季节变化，其最大值出现在两个半球的春季，最小值出现在秋季。最低值出现在赤道地区，约260DU5555S-65S-65S,S,南半球最大值

4、南半球最大值340DU340DU6565N-75N-75N,N,南半球最大值南半球最大值390DU390DU臭氧层的作用 其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光 全部短波紫外线UV-C和部分中波紫外线。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍 。 其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用 大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空1550km存在着升温层。正是由于存在着 臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，

5、所以也就不存在平流层。 大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布 。 其三为 温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。 二、臭氧层空洞臭氧层破坏现象的发现 1985年，人们未预料到的事发生了，这一年，英国科学家乔弗曼等人首次报道1980-1984年间，南极上空每年春季（即10月）臭氧含量与同年3月相比大幅度下降，出现了臭氧洞。 为何出现在南极上空 这与南极特异的气候有关。因为南极大陆纬度高，海拔高，冰川反射率强，具

6、有特殊的环极旋涡和低温条件，环极旋涡把南极大陆封闭起来，从北方来的富含臭氧的气流不能进入它的上空。低温使南极上空大气中有众多的冰晶云，云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体，浓度越来越高，更加速了对臭氧的破坏。 目前，不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少的现象，美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了 20%，已形成了面积约为南极臭氧空洞三分之一的北极臭氧空洞。在被称为是世界上“第三极”的青藏高原，中国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每 10 年 2.7% 的速度减少，已经成为大气层中的第三个臭氧空洞。 臭氧破坏的原因 人为消耗臭氧层的物质主要是：广泛用于冰箱和

7、空调制冷、泡沫塑料发泡、电子器件清洗的氯氟烷烃（CFxCl4-x，又称Freon），以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃（CFXBr4-x，又称Halons哈龙）等化学物质。 消耗臭氧层的物质，在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间。CF2C12在对流层中寿命长达120年左右。因此，这类物质可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后，就会在太阳的紫外辐射下发生光化反应，释放出活性很强的游离氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应： 对人类健康的危害对人类健康的危害 阳光紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用（引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病 ）。平流层臭氧减少1%，全球

8、白内障的发病率将增加0.6-0.8%，全世界由于白内障而引起失明的人数将增加10,000 到15,000 人。 对陆地生态系统的危害对陆地生态系统的危害 植物的生理和进化过程都受到UV-B辐射的影响，甚至与当前阳光中UV-B辐射的量有关。 研究表明，在已经研究过的植物品种中，超过50%的植物有来自UV-B的负影响，比如豆类、瓜类等作物，另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降 。番茄枯死番茄枯死甜菜减产甜菜减产 科学研究的结果，如果平流层臭氧减少25%，浮游生物的初级生产力将下降10%，这将导致水面附近的生物减少35%。 对水生生态系统的影响对水生生态系统的影响 研究发现阳光中的UV-B

9、辐射对鱼、虾、蟹、两栖动物和其它动物的早期发育阶段都有危害作用。最严重的影响是繁殖力下降和幼体发育不全。即使在现有的水平下，阳光紫外线B已是限制因子。紫外线B的照射量很少量的增加就会导致消费者生物的显著减少。 对材料的影响对材料的影响 因平流层臭氧损耗导致阳光紫外辐射的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所用材料，尤其是高分子材料的降解和老化变质。特别是在高温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。 三、保护臭氧层解决臭氧层破坏问题的技术措施 最根本的措施在于尽早开发代用品 1985年，在联合国环境规划署的推动下，制定了保护臭氧层的维也纳公约。1987年，联合国环境规划署制定了关于消耗臭

10、氧层物质的蒙特利尔议定书，对8种破坏臭氧层的物质（简称受控物质）提出了削减使用时间的要求。中国于1992年加入了蒙特利尔协议书。 代用品的开发应考虑： 1、具有优异的物化性能； 2、价格适宜，能被市场接受； 3、对臭氧破坏潜能低； 4、温室效应潜能低 回收和再生回收和再生 开发CFCs回收再生技术对控制排放、节省资源，降低成本，代用品顺利转换等有重要的意义，而且这项技术还可以延用于代用品的回收。美国环保局认为美国CFCs消费量的2/3均可回收。 回收再生的方法是一句CFCs的种类、排气量、浓度、生产员来选择的，以求经济合理及保证再生品的质量。IBM公司在原联邦德国的一家工厂的一个循环装置可回收

11、本厂的70%-80%的容积；丹麦和挪威在使用的一种技术能在发泡阶段抽集氯氟烃，回收总排放量的40%-50% 分解和破坏分解和破坏 在CFCs混有多种杂志或回收后的二次处理等不适于采用回收再生技术的情况下，采用分解破坏的方法也不失为一种现实选择。保护臭氧层的个人行为保护臭氧层的个人行为 我们，我们，能做些能做些什么？什么？ 爱护臭氧层的消费者购买带有无氯氟化碳标志的产品； 爱护臭氧层的一家之主合理处理废旧冰箱和电器，在废弃电器之前，除去其中的氟氯化碳和氟氯烃制冷剂； 爱护臭氧层的农民不用含甲基溴的杀虫剂，在有关部门的帮助下，选用适合的替代品，如果还没有使用甲基溴杀虫剂就不要开始使用它； 爱护臭氧层的制冷维修师确保维护期间从空调、冰箱或冷柜中回收的冷却剂不会释放到大气中，做好常规检查和修理泄漏； 爱护臭氧层的办公室员工鉴定公司现有设备如空调、清洗剂、灭火剂、涂改液、海绵垫中那些使用了消耗臭氧层的物质，并制定适当的计划，淘汰它们，用替换物品换掉它们； 爱护臭氧层的公司替换在办公室和生产过程中所用的消耗臭氧层物质，如果生产的产品含有消耗臭氧层物质，那么应该用替代物来改变产品的成分； 爱护臭氧层的教师，告诉你的学生，告诉你的家人、朋友、同事、邻居、保护环境、保护臭氧层的重要性