臭氧層空洞(Ozone depletion)

1、 臭氧層空洞（Ozone depletion） 1什么是臭氧層？什么是臭氧層？2臭氧空洞的發(fā)現(xiàn)？臭氧空洞的發(fā)現(xiàn)？3臭氧空洞的出現(xiàn)的原因？臭氧空洞的出現(xiàn)的原因？5保護(hù)措施？保護(hù)措施？4臭氧空洞的危害？臭氧空洞的危害？什么是臭氧層？什么是臭氧層臭氧(O3):由三個(gè)氧原子組成的氣體臭氧層存在于對(duì)流層上面的平流層中臭氧層象個(gè)大氣泡環(huán)繞著地球 臭氧層對(duì)地球上生命的出現(xiàn)，發(fā)展以及維持地球上的生態(tài)平衡起著重要作用。臭氧層能夠吸收99%以上的來(lái)自太陽(yáng)的紫外輻射，從而使地球上的生物不會(huì)受到紫外線的傷害。臭氧層的形成氧分子吸收紫外線并分解形成氧原子；氧分子吸收紫外線并分解形成氧原子；氧原子與氧分子結(jié)合生成臭氧；氧

2、原子與氧分子結(jié)合生成臭氧；臭氧可吸收陽(yáng)光而分解，也可與氧原子結(jié)臭氧可吸收陽(yáng)光而分解，也可與氧原子結(jié)合變成氧分子合變成氧分子M為反應(yīng)第三體，它們是氮?dú)夂脱鯕夥肿?O2 + Hv O+ O O2 + O+ M O3 + M O3 + Hv O2 + O O3 + O 2O2 上述生成和消除的過(guò)程同時(shí)存在，正常情況下它們處于動(dòng)態(tài)平衡，因而臭氧濃度保持恒定。然而，由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，水蒸氣，氮氧化物，氟氯烴等污染物進(jìn)入了平流層，在平流層形成了HOx，NOx和ClOx等活性基團(tuán)，從而加速了臭氧的消除過(guò)程，破壞了臭氧層的穩(wěn)定狀態(tài)。這些活性基團(tuán)在加速臭氧層破壞的過(guò)程中可以起到催化劑的作用。臭氧層的作用保護(hù)作

3、用保護(hù)作用 吸收吸收300nm以下的紫外以下的紫外線，主要是一部分中波線，主要是一部分中波UV-B（290320nm)和全部和全部短波短波UV-C(290nm)加熱作用加熱作用吸收紫外線轉(zhuǎn)化為熱能吸收紫外線轉(zhuǎn)化為熱能溫室氣體的作用溫室氣體的作用臭氧減少會(huì)產(chǎn)生地面氣臭氧減少會(huì)產(chǎn)生地面氣溫下降的動(dòng)力溫下降的動(dòng)力 將地球上臭氧壓縮至將地球上臭氧壓縮至1個(gè)大氣個(gè)大氣壓，其厚度僅壓，其厚度僅3mm臭氧空洞的出現(xiàn)？1985年，人們未預(yù)料到的事發(fā)生了，這一年，英國(guó)科學(xué)家年，人們未預(yù)料到的事發(fā)生了，這一年，英國(guó)科學(xué)家喬喬弗曼等人首次報(bào)道，弗曼等人首次報(bào)道，1980-1984年間，南極上空每年春年間，南極上空每

4、年春季（即季（即10月）臭氧含量與同年月）臭氧含量與同年3月相比大幅度下降，出現(xiàn)月相比大幅度下降，出現(xiàn)了臭氧洞。這對(duì)人類(lèi)自身的生存構(gòu)成了威脅，從而引起了了臭氧洞。這對(duì)人類(lèi)自身的生存構(gòu)成了威脅，從而引起了世界各國(guó)政府和人民大眾的普遍關(guān)注，并構(gòu)成了當(dāng)今人類(lèi)世界各國(guó)政府和人民大眾的普遍關(guān)注，并構(gòu)成了當(dāng)今人類(lèi)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題之一。面臨的重大環(huán)境問(wèn)題之一。 南極臭氧空洞南極臭氧空洞是指在南極地區(qū)出現(xiàn)的臭氧總量低于全球平均值30-40%的閉合低值區(qū)（通常這個(gè)值為220多布森單位）。這個(gè)閉合低值區(qū)常被人們稱(chēng)作南極臭氧洞。 隨后的幾年里臭氧洞的面積不斷擴(kuò)大，洞內(nèi)的臭氧含量不斷降低。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，

5、南極臭氧洞繼續(xù)發(fā)展，臭氧洞的最大面積已由80年代末的2000萬(wàn)平方公里左右擴(kuò)展到目前的大約2900萬(wàn)平方公里。 1979-1992年南極上空臭氧月平均含量的變化年南極上空臭氧月平均含量的變化南極臭氧空洞的變化南極臭氧空洞的變化消耗臭氧層物質(zhì)Ozone Depleting Substances什么是消耗臭氧層物質(zhì)什么是消耗臭氧層物質(zhì)? 消耗臭氧物質(zhì)Ozone-depleting substances (ODS) 是破壞大氣層中臭氧層的物質(zhì)，主要是全氯氟烴（CFCs）、哈龍（Halon）、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等 它們破壞臭氧的能力稱(chēng)為“臭氧耗減潛能值” Ozone Depleting Pot

6、ential (ODP)消耗臭氧物質(zhì)（消耗臭氧物質(zhì)（ODS）及臭氧耗減）及臭氧耗減潛能值（潛能值（ODP）ODP 全氯氟烴全氯氟烴Chlorofluorocarbons (CFCs)0.6-1.0 哈龍哈龍 Halon3.0-10.0 四氯化碳四氯化碳Carbon tetrachloride (CTC) 1.1 甲基氯仿甲基氯仿Methyl chloroform (TCA) 0.1 含氫氯氟烴含氫氯氟烴Hydrofluorocarbons (HCFCs) 0.001-0.11 含氫溴氟烴含氫溴氟烴 Hydrobromofluorocarbons (HBFCs) 0.02-1.0 溴氯甲烷溴氯甲

7、烷Bromochloromethane 0.12 甲基溴甲基溴Methyl Bromide (MBr) 0.6臭氧層消耗的化學(xué)反應(yīng) 平流層中NOx對(duì)臭氧層破壞的影響 平流層中HOx對(duì)臭氧層破壞的影響 平流層中ClOx對(duì)臭氧層破壞的影響平流層中NOx對(duì)臭氧層破壞的影響 平流層中NOx主要存在于25km以上的大氣中，其體積分?jǐn)?shù)約為10*10-9。在25km以下的平流層大氣中所存在的含氮化合物主要是HNO3。 NO+O3 NO2+O2 NO2+O NO+O2 O3+O 2O2氯氟烴 南極臭氧洞的發(fā)現(xiàn)和觀測(cè)，是臭氧層損耗現(xiàn)象最直觀的證明，也是研究臭氧層損耗成因最重要的自然背景。 基于大量研究結(jié)果，科學(xué)

8、家們已基本上取得了共識(shí)，即認(rèn)識(shí)到南極臭氧洞是人類(lèi)活動(dòng)造成的，是人類(lèi)向大氣中排放的氟氯烴化合物（CFCS）等導(dǎo)致了大氣臭氧層的破壞 平流層中ClOx對(duì)臭氧層破壞的影響消耗臭氧層物質(zhì)的來(lái)源？ODS的來(lái)源的來(lái)源制冷劑制冷劑: (CFCs,HCFCs ) 家用、商用、運(yùn)輸用冰箱、空調(diào)、熱力泵系統(tǒng)；機(jī)動(dòng)車(chē)空調(diào)發(fā)泡劑發(fā)泡劑: ( CFC-11 ) 使用CFC發(fā)泡劑制備的聚氨脂泡沫塑料和聚苯乙烯、聚乙烯擠出泡沫塑料清洗劑清洗劑: (CFC-113, 三氟三氯乙烷，甲基氯仿, 四氯化碳 ) 用于電子工業(yè)的各種組件和產(chǎn)品的清洗、精密儀器制造工業(yè)的零件及精密機(jī)械部件的清洗、金屬加工冷清洗（蒸氣脫脂）、干洗及紡織工

9、業(yè)清洗等ODS（消耗臭氧物質(zhì)）的來(lái)源（消耗臭氧物質(zhì)）的來(lái)源氣霧劑氣霧劑: ( CFC-11, -12, -113, -114) 用于除臭劑、剃須液、香水、玻璃清洗劑、潤(rùn)滑油等消毒劑消毒劑: CFC-12 和乙撐氧的混合物用于醫(yī)用殺菌滅火器滅火器: Halons &含氫溴氟烴含氫溴氟烴 熏蒸劑熏蒸劑: 甲基溴（Methyl Bromide）用于土壤殺蟲(chóng)和出入境檢疫.原料原料: HCFC & Carbon Tetrachloride用作化學(xué)合成品的原料.ODS破壞臭氧層的機(jī)理破壞臭氧層的機(jī)理 清洗劑、油漆、滅火劑、氣霧罐等直接噴射 制冷和空調(diào)系統(tǒng)維修時(shí)的泄漏 在檢疫及土壤消毒時(shí)甲基

10、溴的使用 廢棄含有ODS產(chǎn)品或設(shè)備如發(fā)泡劑和制冷劑的泄漏 制冷劑在循環(huán)過(guò)程中的泄漏 -一旦ODS釋放到空氣中，就會(huì)隨著氣流抵達(dá)平流層并長(zhǎng)期存在（Cl的壽命有100年）ClCFClClCFC-11三氯氟甲烷三氯氟甲烷ClCFFClCFC-12二氯二氟甲烷二氯二氟甲烷一些一些 CFCsHCFFClHCFC-22二氟一氯甲烷二氟一氯甲烷HFFFCCClClHCFC-1231.1.1-三氟三氟-22-二氯乙烷二氯乙烷一些一些 HCFCs 人類(lèi)所排放的人類(lèi)所排放的氯氟烴氯氟烴主要在北半球，其中歐洲、俄主要在北半球，其中歐洲、俄羅斯、日本和北美洲約占總排放量的羅斯、日本和北美洲約占總排放量的90%。 攜帶

11、北半球散發(fā)的攜帶北半球散發(fā)的氯氟烴氯氟烴的大氣環(huán)流，隨赤道附近的大氣環(huán)流，隨赤道附近的熱空氣的熱空氣上升上升，分流向兩極分流向兩極，然后，然后冷卻下沉冷卻下沉，從低，從低空空回流回流到赤道附近的回歸線。到赤道附近的回歸線。 在南極黑暗酷冷的冬季，在南極黑暗酷冷的冬季，下沉的空氣下沉的空氣在南極洲的山在南極洲的山地受阻，地受阻，就地旋轉(zhuǎn)就地旋轉(zhuǎn)，吸入冷空氣形成，吸入冷空氣形成“極地風(fēng)暴漩極地風(fēng)暴漩渦渦”。 旋渦上升至臭氧層成為滯留的旋渦上升至臭氧層成為滯留的冰晶云冰晶云，冰晶云吸收，冰晶云吸收并積聚并積聚氯氟烴類(lèi)物質(zhì)氯氟烴類(lèi)物質(zhì)。 當(dāng)南極的春季來(lái)臨，冰晶融化，釋放吸附的當(dāng)南極的春季來(lái)臨，冰晶融化

12、，釋放吸附的氯氟烴氯氟烴類(lèi)物質(zhì)類(lèi)物質(zhì)。在紫外線的照射下，分解產(chǎn)生。在紫外線的照射下，分解產(chǎn)生氯原子氯原子，與，與臭氧反應(yīng)，形成季節(jié)性的臭氧反應(yīng)，形成季節(jié)性的“臭氧空洞臭氧空洞”。由由CFC12釋放釋放出的出的Cl自由基對(duì)自由基對(duì)臭氧的連續(xù)破壞臭氧的連續(xù)破壞紫外線將氧分子分解成兩個(gè)單獨(dú)的氧原子自由氧原子與氧分子結(jié)合形成臭氧分子CFC中釋放出的Cl自由基與臭氧反應(yīng)生成ClO和O2ClO（氯的氧化物）存在時(shí)間很短，它與自由氧原子結(jié)合釋放出Cl原子和氧氣，又可以接著破壞另外一個(gè)臭氧分子臭氧分子在紫外線的作用下自然分解，在沒(méi)有人造化合物的情況下將與臭氧的形成過(guò)程保持平衡1.CFCs 被釋放被釋放2.CF

13、Cs 上升到臭氧層上升到臭氧層3.紫外線分解紫外線分解CFCs產(chǎn)生產(chǎn)生Cl自由基自由基4.Cl自由基破壞臭氧自由基破壞臭氧5.破壞了臭氧層破壞了臭氧層導(dǎo)致更多紫外線輻射導(dǎo)致更多紫外線輻射6.更多紫外線引起更多皮膚癌更多紫外線引起更多皮膚癌土地沙漠化土地沙漠化臭氧層耗減對(duì)人類(lèi)健康？ 對(duì)人類(lèi)健康的影響對(duì)人類(lèi)健康的影響 DNA改變，免疫機(jī)制減退改變，免疫機(jī)制減退 麻疹、水痘、細(xì)菌感染、真菌感染等麻疹、水痘、細(xì)菌感染、真菌感染等 皮膚癌皮膚癌基底細(xì)胞癌、基底細(xì)胞癌、 鱗狀皮膚癌鱗狀皮膚癌 惡性黑色素瘤惡性黑色素瘤 白內(nèi)障白內(nèi)障 1%臭氧層的減少，將增加臭氧層的減少，將增加11.5萬(wàn)白內(nèi)障萬(wàn)白內(nèi)障臭氧層

14、耗減對(duì)環(huán)境的影響臭氧層耗減對(duì)環(huán)境的影響 對(duì)陸生植物的影響對(duì)陸生植物的影響 減少產(chǎn)量減少產(chǎn)量-如豆類(lèi)、瓜類(lèi)、卷心菜類(lèi)如豆類(lèi)、瓜類(lèi)、卷心菜類(lèi) 改變遺傳基因和再生能力改變遺傳基因和再生能力 降低品質(zhì)降低品質(zhì) 對(duì)水生物的影響對(duì)水生物的影響 減少浮游生物減少浮游生物 影響海洋食物鏈影響海洋食物鏈 危害魚(yú)、蝦等動(dòng)物的早期發(fā)育危害魚(yú)、蝦等動(dòng)物的早期發(fā)育 對(duì)城市環(huán)境和建筑材料的影響對(duì)城市環(huán)境和建筑材料的影響 光學(xué)化學(xué)煙霧污染光學(xué)化學(xué)煙霧污染 聚合物材料老化聚合物材料老化臭氧空洞的危害保護(hù)措施？ 據(jù)科學(xué)家表示，臭氧破洞于據(jù)科學(xué)家表示，臭氧破洞于2003年九月年九月達(dá)到達(dá)到2900萬(wàn)平方公里的記錄高點(diǎn)，使南萬(wàn)平方

15、公里的記錄高點(diǎn)，使南美洲的南端曝露了出來(lái)。預(yù)期臭氧破洞美洲的南端曝露了出來(lái)。預(yù)期臭氧破洞每年都會(huì)出現(xiàn)。每年都會(huì)出現(xiàn)。 由于臭氧層耗損對(duì)人類(lèi)生存、地球上的由于臭氧層耗損對(duì)人類(lèi)生存、地球上的生態(tài)系統(tǒng)將產(chǎn)生直接的破壞性影響，因生態(tài)系統(tǒng)將產(chǎn)生直接的破壞性影響，因此科學(xué)家呼吁國(guó)際社會(huì)盡快采取行動(dòng)，此科學(xué)家呼吁國(guó)際社會(huì)盡快采取行動(dòng)，共同保護(hù)我們共有的臭氧層。共同保護(hù)我們共有的臭氧層。 1995年年1月月23日，聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)決議，確定從日，聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)決議，確定從1995年開(kāi)始，每年的年開(kāi)始，每年的9月月16日為日為“國(guó)際保護(hù)臭氧層國(guó)際保護(hù)臭氧層日日”。 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署自聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署自1976年起

16、陸續(xù)召開(kāi)了各種年起陸續(xù)召開(kāi)了各種國(guó)際會(huì)議，通過(guò)了一系列保護(hù)臭氧層的決議。尤其國(guó)際會(huì)議，通過(guò)了一系列保護(hù)臭氧層的決議。尤其在在1985年發(fā)現(xiàn)了在南極周?chē)粞鯇用黠@變薄，即所年發(fā)現(xiàn)了在南極周?chē)粞鯇用黠@變薄，即所謂的謂的“南極臭氧洞南極臭氧洞”問(wèn)題之后，國(guó)際上保護(hù)臭氧層問(wèn)題之后，國(guó)際上保護(hù)臭氧層以及保護(hù)人類(lèi)子孫后代的呼聲更加高漲。以及保護(hù)人類(lèi)子孫后代的呼聲更加高漲。 1985年年3月，月，21個(gè)國(guó)家的政府代表個(gè)國(guó)家的政府代表在奧地利首都維也納簽署了在奧地利首都維也納簽署了關(guān)于保護(hù)關(guān)于保護(hù)臭氧層的維也納公約臭氧層的維也納公約，標(biāo)志著保護(hù)臭，標(biāo)志著保護(hù)臭氧層國(guó)際統(tǒng)一行動(dòng)的開(kāi)始。氧層國(guó)際統(tǒng)一行動(dòng)的開(kāi)始。 為了能夠真正對(duì)氟利昂等臭氧層損耗物為了能夠真正對(duì)氟利昂等臭氧層損耗物質(zhì)的生產(chǎn)、使用實(shí)際國(guó)際控制，質(zhì)的生產(chǎn)、使用實(shí)際國(guó)際控制，1987年年9月月16日，日，24個(gè)國(guó)家在加拿大蒙特利爾個(gè)國(guó)家在加拿大蒙特利爾市簽署了市簽署了關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)利爾議定書(shū)。 根據(jù)根據(jù)議定書(shū)議定書(shū)的要求，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)于的要求，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)于1996年年1月月1日基本完成了主要臭氧層損耗物日基本完成了主要臭氧層損耗物質(zhì)的淘汰。質(zhì)的淘汰。 議定書(shū)議定書(shū)同時(shí)要求發(fā)展中國(guó)家于同時(shí)要求發(fā)展中國(guó)