臭氧層破壞原因、危害及其防治對(duì)策

1、環(huán)境化學(xué)學(xué)習(xí)與思考論文標(biāo) 題：臭氧層破壞原因、危害及其防治對(duì)策專(zhuān) 業(yè)： 應(yīng)用化學(xué)班 級(jí)： 1201班學(xué) 號(hào)： 2012310200101姓 名： 徐永忠指導(dǎo)老師：胡先文湖北·武漢二一四年十一月推薦精選推薦精選臭氧層破壞原因、危害及其防治對(duì)策摘要：臭氧層是指距離地表1550km處臭氧分子相對(duì)富集的大氣平流層.它能吸收99%以上對(duì)人類(lèi)有害的太陽(yáng)紫外線,保護(hù)地球上的生命免遭短波紫外線的傷害.因此,臭氧層被譽(yù)為地球上生物生存繁衍的保護(hù)傘.然而,近20多年來(lái),地球上的臭氧層正在遭到破壞.目前,如何防止臭氧層遭破壞已成為人類(lèi)面臨的全球性環(huán)境問(wèn)題之一.引言：臭氧層是大氣中臭氧相對(duì)集中的層面,一般是

2、指10千米50千米高度之間的大氣層,因受太陽(yáng)紫外線的光化作用,其臭氧含量的百分率比較高,尤其是在20千米25千米的高度處。由于太陽(yáng)輻射的紫外線和大氣中的氧氣、氧原子的含量有隨大氣高度增減而變化的規(guī)律,在平流層內(nèi)便形成了臭氧的聚集區(qū)。大氣中的臭氧除了具有隨高度分布的規(guī)律外,而且還隨緯度和季節(jié)的不同以及晝夜交替而變化。在臭氧層里,其實(shí)臭氧的濃度是很稀的,即使在濃度最大處,所含臭氧量也不過(guò)大約10ppm。若將大氣臭氧總量訂正到海平面上,它只有0.15厘米0.45厘米(平均為0.3厘米)的厚度。大氣中的臭氧的含量雖然很少,但是它在地球環(huán)境中所起的作用卻非常重要。第一,它是地球生物的保護(hù)傘。因?yàn)槌粞鯇幼?/p>

3、擋了太陽(yáng)輻射中的大部分紫外線,使地面生物免受紫外線的傷害,而少量穿透大氣層到達(dá)地面的紫外線對(duì)人類(lèi)和生物則是有益的。第二,它是引起氣候變化的重要因素。臭氧對(duì)太陽(yáng)紫外線輻射的吸收是平流層的主要熱源,平流層臭氧濃度及其隨高度的分布直接影響平流層的溫度結(jié)構(gòu),從而對(duì)大氣環(huán)流和地球氣候的形成起著重要作用,因此,平流層臭氧濃度的變化是大氣的重要擾動(dòng)因子。一、臭氧層破壞的現(xiàn)狀由于臭氧有其特殊的性質(zhì),并易受各種因素的影響,所以臭氧層又是十分脆弱的。衛(wèi)星觀測(cè)資料表明,自20世紀(jì)70年代以來(lái),全球臭氧總量明顯減少,1979年1990年,全球臭氧總量大致下降了3%。南極附近臭氧量減少尤為嚴(yán)重,大約低于全球臭氧平均值3

4、0%40%,出現(xiàn)了“南極臭氧洞”。自1985年發(fā)現(xiàn)“臭氧洞”以來(lái),到1987年它變得既寬又深,1988年雖然有所緩解,但1989年以后到90年代的前幾年里,每年南半球春季都出現(xiàn)很強(qiáng)的“臭洞”,1994年到1996年南極臭氧洞還在擴(kuò)大。最近,從安裝在俄羅斯和美國(guó)衛(wèi)星上的探測(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)獲悉,“南極臭氧洞”面積已達(dá)2400平方千米,最薄處只有100多布森單位(100dobson,相當(dāng)于1毫米厚度)。以上情況表明,臭氧層這個(gè)地球生命的保護(hù)傘,正在遭到嚴(yán)重的破壞,研究其原因和機(jī)制并提出切實(shí)可行的保護(hù)措施,已成為全世界共同面臨的重大問(wèn)題。5推薦精選二、臭氧層破壞的原因關(guān)于臭氧層變化及破壞的原因,一般認(rèn)為

5、,太陽(yáng)活動(dòng)引起的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化,大氣運(yùn)動(dòng)引起的大氣溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的變化以及與臭氧生成有關(guān)的化學(xué)成分的移動(dòng)、輸送都將對(duì)臭氧的光化學(xué)平衡產(chǎn)生影響,從而影響臭氧的濃度和分布。而化學(xué)反應(yīng)物的引入,則將直接地參與反應(yīng)而對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生更大的影響。人類(lèi)活動(dòng)的影響,主要表現(xiàn)為對(duì)消耗臭氧層物質(zhì)的生產(chǎn)、消費(fèi)和排放方面。大氣中的臭氧可以與許多物質(zhì)起反應(yīng)而被消耗和破壞。在所有與臭氧起反應(yīng)的物質(zhì)中,最簡(jiǎn)單而又最活潑的是含碳、氫、氯和氮幾種元素的化學(xué)物質(zhì),如氧化亞氮(N2O)、水蒸汽(H2O)、四氯化碳(CCl4)、甲烷(CH4)和現(xiàn)在最受重視的氯氟烴(CFC)等。這些物質(zhì)在低層大氣層正常情況下是穩(wěn)定的,但在平流層受紫

6、外線照射活化后,就變成了臭氧消耗物質(zhì)。這種反應(yīng)消耗掉平流層中的臭氧,打破了臭氧的平衡,導(dǎo)致地面紫外線輻射的增加,從而給地球生態(tài)和人類(lèi)帶來(lái)一系列問(wèn)題11.臭氧的平衡在自然狀態(tài)下,大氣層中的臭氧是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)的,當(dāng)大氣層中沒(méi)有其它化學(xué)物質(zhì)存在時(shí),臭氧的形成和破壞速度幾乎是相同的。然而大氣中有一些氣體,例如亞硝酸、甲基氧、甲烷、四氯化碳,以及同時(shí)含有氯與氟(或溴)的化學(xué)物質(zhì),如CFC和哈龍等,它們能長(zhǎng)期滯留在大氣層中,并最終從對(duì)流層進(jìn)入平流層,在紫外線輻射下,形成含氟、氯、氮、氫、溴的活性基因,劇烈地與臭氧起反應(yīng)而破壞臭氧。這類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入平流層的量雖然很少,但因起催化劑作用,自身消耗甚少,而對(duì)臭氧

7、的破壞作用十分嚴(yán)重,導(dǎo)致臭氧平衡的打破,濃度下降,這就是目前臭氧問(wèn)題的癥結(jié)所在。92.氯氟烷烴與臭氧層 氯氟烷烴是一類(lèi)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的人工源物質(zhì),在大氣對(duì)流層中不易分解,壽命可長(zhǎng)達(dá)幾十年甚至上百年。但它進(jìn)入平流層后,受到強(qiáng)烈的紫外線照射,就會(huì)分解產(chǎn)生氯游離基Cl·,氯游離基與臭氧分子O3作用生成氧化氯游離基。ClO·和氧分子O2消耗掉臭氧進(jìn)而氧化氮游離基再與臭氧分子作用生成氯游離基,如此,氯游離基不斷產(chǎn)生,又不斷與臭氧分子作用,使一個(gè)CFC分子可以消耗掉成千上萬(wàn)個(gè)臭氧分子。6其主要反應(yīng)式如下(以CFC-11為例7):推薦精選作為臭氧層破壞元兇而被人們高度重視的CFC,有5種物

8、質(zhì)為“特定氟里昂”,它們主要用作致冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑等。其產(chǎn)品一直在增加,直到知道利用CFC作氣溶膠的潛在危險(xiǎn)后才開(kāi)始下降,通過(guò)實(shí)施控制措施,特定氟里昂的生產(chǎn)量由1986年的113萬(wàn)噸減少為1991年的68萬(wàn)噸,削弱了40%。83.溴化物與臭氧層世界氣象組織認(rèn)為,溴比氯對(duì)整個(gè)平流層中臭氧的催化破壞作用可能更大。南極地區(qū)臭氧的減少至少有2%是溴的作用所致。有人指出,在對(duì)極地臭氧的破壞中,BrO與ClO反應(yīng)可能起重要作用:BrO+ClO Br·+Cl·+O2Br·+O3 BrO+O2Cl·+O3 ClO+O2整個(gè)反應(yīng)使2O3 3O2。對(duì)極地平流層的BrO和

9、ClO的觀察支持這種觀點(diǎn),并由此認(rèn)為南極地區(qū)臭氧破壞的20%30%是由溴引起的,而且認(rèn)為,溴對(duì)北半球臭氧的破壞可能更加嚴(yán)重。所以溴化物的量雖少,作用卻不可低估。4.氮氧化物與臭氧層 氮氧化物系列中的N2O(氧化亞氮),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,至今還不清楚它對(duì)生物的直接影響,因而還未列為大氣污染物。但是,N2O同氯氟烴一樣能破壞平流層臭氧,同二氧化碳一樣,也是一種溫室氣體,并且其單個(gè)分子的溫室效應(yīng)能力是CO推薦精選2分子的100倍。三、臭氧層破壞的影響1.臭氧層破壞對(duì)人類(lèi)健康的影響由于臭氧層的破壞,太陽(yáng)紫外線中以往極少能到達(dá)地面的短波紫外線也將增加,使得皮膚病和白內(nèi)障患者將會(huì)增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),臭氧層減少1%可

10、使有害的波長(zhǎng)為280320納米的紫外線增加2%,其結(jié)果是皮膚病的發(fā)病率將提高2%4%?，F(xiàn)在,距南極洲較近的居民已飽嘗臭氧層空洞帶來(lái)的痛苦,如居住在智利南端的海倫娜岬角的居民,只要走出家門(mén),就一定要在衣服遮不住的膚面涂上防曬油,再戴上太陽(yáng)鏡,否則半小時(shí)后皮膚就被曬成鮮艷的粉紅色,并伴有搔癢病。22.臭氧層破壞對(duì)生物的影響 雖然植物已發(fā)展了對(duì)抗UV-8高水平的保護(hù)性機(jī)制,但實(shí)驗(yàn)研究表明,它們對(duì)波長(zhǎng)為280320納米水平增加的應(yīng)變能力差異甚大。迄今為止,已對(duì)200多種不同的植物進(jìn)行了波長(zhǎng)為280320納米的紫外線敏感性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其中2/3產(chǎn)生了反應(yīng)。敏感的物種如棉花、豌豆、大豆、甜瓜和卷心菜,都發(fā)現(xiàn)

11、生長(zhǎng)緩慢,有些花粉不能萌發(fā)。它能損傷植物激素和葉綠素,從而使光合作用降低。33. 臭氧層破壞對(duì)全球氣候的影響 平流層中臭氧對(duì)氣候調(diào)節(jié)具有兩種相反的效應(yīng):如果平流層中臭氧濃度降低,在這里吸收掉的紫外線輻射就會(huì)相應(yīng)減少,平流層自身會(huì)變冷,這樣釋放出的紅外輻射就會(huì)減少,因之會(huì)使地球變冷。另一方面,因輻射到地面的紫外線輻射量增加,會(huì)使地球增溫變暖。如果整個(gè)平流層中臭氧濃度的減少是均勻的,則上述兩種效應(yīng)可以互相抵消,但是如果平流層的不同區(qū)域的臭氧層濃度降低不一致,兩種效應(yīng)就不會(huì)相互抵消?，F(xiàn)在的狀況是,平流層臭氧層減少呈不均勻減少趨勢(shì),這種變化的凈效應(yīng)如何,還有待科學(xué)研究進(jìn)一步證實(shí)。4四、保護(hù)臭氧層的對(duì)策

12、1.國(guó)際間反應(yīng)自20世紀(jì)70年代提出臭氧層正在受到耗蝕的科學(xué)論點(diǎn)以來(lái),聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署意識(shí)到,保護(hù)臭氧層應(yīng)作為全球環(huán)境問(wèn)題,需要全球合作行動(dòng),并將此問(wèn)題納入議事日程,召開(kāi)了多次國(guó)際會(huì)議,為制訂全球性的保護(hù)公約和合作行動(dòng)作了大量的工作。2推薦精選1977年,通過(guò)了臭氧層行動(dòng)世界計(jì)劃,并成立“國(guó)際臭氧層協(xié)調(diào)委員會(huì)” 1985年和1987年分別簽署了保護(hù)臭氧層維也納公約和消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)。議定書(shū)最初的控制時(shí)間表是分階段地減少特定氟利昂的生產(chǎn)和消費(fèi)量。到20世紀(jì)末減至1986年水平的一半。但是,如果預(yù)測(cè)大氣中包括破壞臭氧物質(zhì)(有機(jī)氯化合物)、全氯濃度今后的動(dòng)態(tài),則可知即使氟利昂的排放減半

13、,破壞臭氧層物質(zhì)依然會(huì)持續(xù)增加,它們對(duì)臭氧層的威脅也會(huì)不斷增加。因而,為了控制這種趨勢(shì),使大氣臭氧層的狀態(tài)恢復(fù)到臭氧空洞出現(xiàn)之前的狀態(tài),必須全面禁止破壞臭氧層物質(zhì)的使用。因此,1990年6月在倫敦召開(kāi)的蒙特利爾議定書(shū)締約國(guó)會(huì)議上,對(duì)原議定書(shū)進(jìn)行了大幅度強(qiáng)化控制的修改,提出到2000年要全面禁止特定氟利昂的使用。同時(shí)將四氯化碳和三氯乙烷增列為新的破壞臭氧層物質(zhì),提出這些物質(zhì)也要在2000年2005年之間全面禁止使用。另一方面,由于分子內(nèi)部含有氫的同類(lèi)物質(zhì)(HCFC)在對(duì)流層中的壽命比較短,只有很少部分能夠到達(dá)平流層,所以作為“替代氟利昂”進(jìn)行替代品開(kāi)發(fā)。但對(duì)這些物質(zhì),也應(yīng)當(dāng)限制其向大氣的排放,故

14、決定從1996年開(kāi)始凍結(jié)和階段性削減生產(chǎn),直至2020年基本取消,代之以對(duì)臭氧層完全無(wú)害的物質(zhì)。鑒于全世紀(jì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,1995年在維也納公約簽署的10周年之際,150多個(gè)國(guó)家參加的維也納臭氧層國(guó)際會(huì)議規(guī)定,將發(fā)達(dá)國(guó)家全面停止使用CFC的期限提前到2000年;發(fā)展中國(guó)家則在2016年凍結(jié)使用,2040年淘汰。我國(guó)積極參與了國(guó)際保護(hù)臭氧層合作,并制訂了中國(guó)逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國(guó)家方案2.CFCs替代品的研制冷媒、噴霧推進(jìn)劑、發(fā)泡劑為現(xiàn)代生活的必需品,仍需持續(xù)的使用,因此,找尋CFCs的替代品是當(dāng)務(wù)之急。目前已有使用丁烷、液化石油氣和異丙醇等取代CFCs作為噴霧推進(jìn)劑,也發(fā)展出CFC12

15、3和CFC134a等對(duì)臭氧層破壞輕微的化合物,取代CFC11和CFC12作為冷媒和發(fā)泡劑等用途。電子產(chǎn)品的清洗溶劑,也改用各種水溶液代替;目前被大量使用于取代CFCs及哈龍的替代品HFCs(氫氟碳化物)等物質(zhì),曾被指出對(duì)地球溫暖化有推波助瀾的作用,會(huì)造成光化學(xué)煙霧,使對(duì)流層臭氧量增加,有關(guān)HFCs的使用仍待審慎觀測(cè)及評(píng)估?，F(xiàn)在許多氯氟烴代用品已在銷(xiāo)售或正在調(diào)研,但尚無(wú)每一方面都理想的代用制冷劑。一些試驗(yàn)品在一段時(shí)間內(nèi)還不會(huì)有商業(yè)性銷(xiāo)售,尤其因?yàn)榘踩矫娴目紤]還必須對(duì)毒性和可燃性進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試,而且環(huán)境效應(yīng)的可靠數(shù)值需要很多年才能查明。國(guó)家環(huán)保總局的朱云女士介紹說(shuō),對(duì)汽車(chē)空調(diào)來(lái)講,目前最合適的CF

16、C12代用品是HFC134a,但后者的制冷效率要比前者降低15%20%。23積極開(kāi)展保護(hù)臭氧層宣傳教育工作每年的9月16日為國(guó)際臭氧日,議定書(shū)各締約方在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的同時(shí),已逐漸重視臭氧層的保護(hù),不斷開(kāi)展必要的宣傳活動(dòng),進(jìn)一步引起社會(huì)與民眾對(duì)保護(hù)臭氧層的重視,不使用危害臭氧層的物質(zhì),同時(shí)鼓勵(lì)推廣對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康無(wú)害的替代物質(zhì)。3推薦精選五思考與感悟作為當(dāng)代大學(xué)生我們應(yīng)牢記教訓(xùn),認(rèn)清地球的涵育和容忍能力并不是無(wú)限的,稍不慎的生產(chǎn)與制造,都可能導(dǎo)致地球上的生命面臨危機(jī)。保護(hù)臭氧層雖然困難重重,但在各國(guó)政府的高度重視和有關(guān)人員的努力工作下,已經(jīng)邁出了實(shí)質(zhì)性的步伐,但是光有這些還不夠，同時(shí)還需要

17、我們每一個(gè)人都參與到保護(hù)臭氧層的工作中。這樣，令人恐怖的臭氧“空洞”終將在人類(lèi)的共同關(guān)注下永遠(yuǎn)消逝。參考文獻(xiàn)：1 胡良民閻衛(wèi)陽(yáng) 論臭氧層破壞與保護(hù) 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院475001 中國(guó)地教學(xué)參考 2001 NO.52吳香梅 淺談臭氧層破壞的環(huán)境影響及控制對(duì)策 麗水師范專(zhuān)科學(xué)校化學(xué)系,浙江麗水323000)3臭氧層破壞及其對(duì)人類(lèi)危害 遼寧省衛(wèi)生防疫站(沈陽(yáng)n0050 張利伯 成玉林 中國(guó)公共衛(wèi)生1993年第9卷第10期4臭氧層的破壞及其影響 李莉 (河北理工學(xué)院輕工分院河北唐山腸3002 河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版) 5大氣臭氧化學(xué)研究進(jìn)展 賈龍1 葛茂發(fā)2徐永福3杜林2莊國(guó) 順1王殿勛2(1.北京師范