ods物質(zhì)概論與保護(hù)

1、物質(zhì)概論與保護(hù)、簡述上世紀(jì)70年代，美國的兩位科學(xué)家首次注意到人類制造的氟氯化碳類物質(zhì)可能與臭氧層的破壞有關(guān)，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)釋放到大氣中的氟氯化碳類物質(zhì)會在大氣中停留大約10年，最終上升到平流層。在平流層中經(jīng)紫外線照射，氯原子會從氟氯氫原子中分離出來并與臭氧發(fā)生反應(yīng)，將其分解成氧氣和一氧化氯；一氧化氯隨即會與游離氧發(fā)生反應(yīng)，生成氯原子開始下一個循環(huán)。這種反應(yīng)周而復(fù)始，從而使一個氯原子可以破壞成千成萬的臭氧分子，打破臭氧層中原有的動態(tài)平衡。 隨著時間的推移，排放到大氣層中的氟氯化碳類物質(zhì)不斷增多，臭氧數(shù)量急劇減少，臭氧層會變得越來越薄，結(jié)果會使更多的紫外線進(jìn)入地球表面生物圈。其實(shí)破壞臭氧層的物質(zhì)對

2、我們而言并不陌生，在日常生活中它幾乎無處不在。冰箱、空調(diào)、電子產(chǎn)品、滅火器材、煙草、泡沫塑料、發(fā)膠、殺蟲劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程或使用過程中，人 們大量使用的人造化學(xué)物質(zhì)很多都具有破壞臭氧層的能力?？茖W(xué)家把這些破壞大氣臭氧層、 危害人類生存環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)稱為消耗臭氧層物質(zhì)”（ozone depleting substances），簡稱ODS許多科學(xué)研究證明，工業(yè)上大量生產(chǎn)和使用的全氯氟烴（CFCs）、全溴氟烴（哈龍）等物質(zhì)，當(dāng)它們被釋放并 上升到平流層時，受到強(qiáng)烈的太陽紫外線UV-C的照射，分解出 Cl和Br自由基，這些自由基很快地與臭氧進(jìn)行連鎖反應(yīng)，每一個Cl自由基可以摧毀10萬個臭氧分子。人們把

3、這些破壞大氣臭氧層、危害人類生存環(huán)境的物質(zhì)稱為“目前認(rèn)為ODS包括下列物質(zhì)：CFC哈龍（Halon ）、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷以及HCFC HBFC等目前大量使用的ODS主要包括下列幾類物質(zhì)：全氯氟烴：主要用作制冷劑、清洗劑和發(fā)泡劑；哈龍：主要用 作滅火劑；四氯化碳：主要用作化工生產(chǎn)的助劑和清洗劑；甲基氯仿：主要用作清洗劑；甲 基溴：主要在農(nóng)業(yè)種植、糧食倉儲或商品檢疫中用作殺蟲劑；含氫氯氟烴：主要用作制冷劑、清洗劑和發(fā)泡劑。以上這些物質(zhì)破壞臭氧層的能力不同，為了便于衡量，科學(xué)家們通過科學(xué)試驗(yàn)為這 些物質(zhì)建立了破壞臭氧層潛能值 （即ODP直）。哈龍是破壞臭氧層能力最強(qiáng)的，其次為四氯化碳，全氯

4、氟烴，甲基氯仿，甲基溴以及含氫氯氟烴。我們要保護(hù)臭氧層，首先就要減少這些 人造化學(xué)品向大氣的排放。當(dāng)科學(xué)家認(rèn)識到臭氧層的破壞和人工合成的全氯氟烴類物質(zhì)有關(guān)后，臭氧層破壞問題引起全球的重視，雖然臭氧層的耗損主要是由于發(fā)達(dá)國家大量使用消耗臭氧層物質(zhì)造成的，但由此引起的災(zāi)難性影響卻有可能波及全球。二、大氣臭氧層對于我們生活的意義談到大氣臭氧層，你也許會想到紫外線、 輻射等等的名詞，因?yàn)樗艿钟贤饩€的侵襲; 也許會聯(lián)想到南極的臭氧層空洞，甚至氣候變化等等的名詞，因?yàn)槊磕耆驓夂蜿P(guān)注的重點(diǎn)中都少不了它。那么大氣臭氧層究竟如何影響著我們的生活？對我們的環(huán)境有何意義呢？相 信很少有人能夠給出準(zhǔn)確的答復(fù)?！?/p>

5、說到大氣臭氧層，那肯定要先從臭氧自身說起了。”王維和指出，臭氧自身無論是從化學(xué)式還是從形態(tài)上來說，都不算是特別復(fù)雜， 因此我們中學(xué)時期的化學(xué)、地理等科目都會對其有些接觸。臭氧（分子式 03）是大氣中自然存在的微量氣體，具有一種與氯氣相似的刺鼻的淡臭味，所以得此名。氣態(tài)臭氧呈天藍(lán)色，在液態(tài)時變成暗藍(lán)色，在固態(tài)時幾乎是黑色的。臭氧的熔點(diǎn)是-250 C,沸點(diǎn)為-111 Co與我們可以呼吸到的氮?dú)?、氧氣等氣體有所不同，臭氧僅占大氣體積的千分之一左右，且主要存在于大氣的平流層，約1530公里的高度范圍內(nèi)，也就是我們俗稱的”大氣臭氧層,在20公里附近，臭氧濃度最高，因此，在我們生活在地面上，是基本呼吸不到

6、臭氧的?！彪m然臭氧在大氣中僅占微小的比例，又遠(yuǎn)離我們的日常生活，但其對地球的生命， 環(huán)境乃至氣候都至關(guān)重要，王維和總結(jié)出以下幾個方面：對生命的保護(hù)作用。大氣中的臭氧吸收了大部分對生命有破壞作用的太陽紫外線，對地球生命形成了天然的保護(hù)作用。太陽紫外線中波長小于290納米的部分被平流層臭氧分子全部吸收，但波長為290-320納米，也就是通常所說的UV-B波段的紫外線也有90%被臭氧分子吸收，從而大大減弱了它到達(dá)地面的強(qiáng)度。如果平流層臭氧的含量減少，則地面受到的UV-B段紫外輻射的強(qiáng)度將會增加。可以說沒有臭氧，地球上的生命就無法存在。臭氧層阻描太陽紫外線二、對環(huán)境的影響在對流層中，臭氧是一種有害的污

7、染物，是光化學(xué)煙霧的組成部分，工業(yè)生產(chǎn)和自然過程如閃電，都會增加對流層中的臭氧含量。對氣候的影響臭氧是引起氣候變化的主要因子，同時又是重要的氧化劑， 在大氣光化學(xué)過程中起著重要作用。臭氧吸收了太陽光中的大部分的紫外線并將其轉(zhuǎn)換為熱能從而加熱大氣，也能吸收9-10微米的熱紅外線， 使大氣層加熱。正式由于臭氧的這一特性，使得地球上空1550公里的大氣層中存在著升溫層（逆溫層），因此，臭氧對平流層的溫度結(jié)構(gòu)和大氣運(yùn)動起決定性的作用，而大氣的溫度結(jié)構(gòu)對于大氣的循環(huán)具有重要的影響，臭氧濃度的變化不僅影響到平流層大氣的溫度和運(yùn)動， 也影響了全球的熱平衡和全球的氣候變化。除此之外，在對流層中，臭氧因?qū)t外線

8、的吸收作用而被稱為溫室氣體之一。由此我們清晰地看出，大氣臭氧層對于我們生活的意義。但可惜是，在各種人為因素的影響下，大氣中臭氧的濃度呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，一方面是在對流層中作為污染氣體和溫室氣體的臭氧逐漸增加，另一方面作為生命天然屏障的平流層中的臭氧的呈現(xiàn)減少的趨勢， 特別是在南極，每年的8月份到年底會形成覆蓋整個南極大陸的臭氧洞。為何會有南極臭氧空洞？為了更好地解釋南極臭氧空洞”這個大氣現(xiàn)象，我們在這里首先引入一個概念Dobson,處于紀(jì)念發(fā)明觀測大氣臭氧的英國物理學(xué)家的緣故，國際上通用的臭氧含量的單位為多普生單位，即 Dobson （DU）。1個DU相當(dāng)于在0C時一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下百分之一厘

9、米 氣柱長度，大氣中臭氧的平均柱含量大約為300DU據(jù)王維和介紹，南極臭氧的減少最早是在 20世紀(jì)70年代由英國科學(xué)家通過地面觀測 首次發(fā)現(xiàn)的，上圖為南極地區(qū)10月份臭氧平均濃度自20世紀(jì)60年代到20世紀(jì)末期的變化趨勢 10月份南極臭氧的平均含量從 20世紀(jì)60年代的300DU到20世紀(jì)末期降到100DU左右，幾乎減 少了三分之二。到了 20世紀(jì)70年代末，人類通過衛(wèi)星首次繪制了南極臭氧分布和南極臭氧洞圖像。下面這張圖則是搭載在美國雨云 7號衛(wèi)星（NIMBUS-7）上的臭氧總量測繪光譜儀（TOMS繪制的 南極臭氧洞變化圖， 從圖中可以看出，南極臭氧洞從20世紀(jì)80年代開始逐步加劇。 臭氧洞通

10、 常指的臭氧總含量低于 220DU的區(qū)域?！巴ǔ碚f，南極臭氧洞每年的 8月份開始形成，10月初面積達(dá)到最大，覆蓋的區(qū)域甚 至超過了南極大陸，臭氧濃度也降到最低水平。 通過前面兩張圖片，清楚地說明了一個問題： 南極上空的臭氧層空洞，成一個波動增大的趨勢。 ”王維和簡單地總結(jié)了一下南極臭氧層空洞的規(guī)律，那么究竟是何原因?qū)е铝诉@一現(xiàn)象呢？“關(guān)于臭氧洞的成因，目前全世界各國科學(xué)家普遍接受的解釋是，臭氧洞是由臭氧消耗物質(zhì)在南極特殊的氣象條件下形成的?！蓖蹙S和描述道，在每年南半球的冬季的南極形成寒冷的渦旋，氣象學(xué)家稱之為極渦。極渦的形成將南極大陸的冷空氣與外界空氣隔絕，使得赤道地區(qū)的臭氧無法與南極上空的

11、空氣混合。同時，由于極渦內(nèi)空氣的溫度可降至-80 C以下，在平流層中形成了特殊的云，即極地平流層云。平流層云滴中含氫、氮、氯的各種化學(xué)物質(zhì)通過光化學(xué)過程中被轉(zhuǎn)化成活躍的 自由基，迅速將3個氧原子含量的臭氧（03）分解為分子氧（02）和原子氧（O,從而破壞 了臭氧層，形成了臭氧洞。v-3/VI OL1 I 卩偏 Oione QVtir SpliUt 護(hù)卅“ （DQbsor Urwls）OC 125 15D 175225 250 275 購0 325 35D 37S 40Q 425 450 47S =AQQnsne風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星觀測的2009年南極臭氧洞變化過程（中間白色代表沒有觀測信號的極夜地

12、區(qū)）“至今為止由于尚缺乏在南極地區(qū)平流層中這些微量組分的數(shù)據(jù)，要想徹底地解釋南極出現(xiàn)臭氧洞的現(xiàn)象還不可能。 通常認(rèn)為人為因素中主要是由于人類活動排放到大氣中的上述 三類化學(xué)物質(zhì)增加是破壞臭氧層的主要原因之一?！背粞鯇涌斩吹奈：﹄S著南極臭氧層空洞的不斷增大，全球臭氧層的整體的臭氧層濃度減少的情況。例如在北半球中高緯度地區(qū)，在青藏高原地區(qū)以及其他高原地區(qū)也存在臭氧減少現(xiàn)象。王維和指出，這一現(xiàn)象直接威脅到了我們的生存環(huán)境。TOO 1 藥歷bZW) 2苓苓。275 300 崙霸勢04OT+W 475 UMrWK臭氧益疥DU)風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星2009年10月4日青藏高原地區(qū)臭氧低值區(qū)監(jiān)測結(jié)果，深藍(lán)色區(qū)域

13、代表臭氧低值區(qū)10多年來，經(jīng)科學(xué)家研究，得出結(jié)論：大氣中的臭氧每減少 1%照射到地面的紫外線就 增加2%人的皮膚癌就增加3%還受到白內(nèi)障、免疫系統(tǒng)缺陷和發(fā)育停滯等疾病的襲擊?，F(xiàn)在居住在距南極洲較近的智利南端海倫娜岬角的居民，就已嘗到苦頭，只要他們走出家門，就要在衣服遮不住的膚面，涂上防曬油，戴上太陽眼鏡，否則半小時后，皮膚就曬成 鮮艷的粉紅色，并伴有癢痛；羊群則多患白內(nèi)障，幾乎全盲。據(jù)說那里的兔子眼睛全瞎，獵 人可以輕易地拎起兔子耳朵帶回家去，河里捕到的鮮魚也都是盲魚。三、對人類健康影響首先是增加皮膚癌， 臭氧減少1%皮膚癌患者增加4%- 6%主要是黑色素癌；其次是損 害眼睛，增加白內(nèi)障患者；

14、最后削弱免疫力，增加傳染病患者。對生態(tài)影響。首先是農(nóng)產(chǎn)品減產(chǎn)及其品質(zhì)下降，試驗(yàn)200種作物對紫外線輻射增加的敏感性，結(jié)果2/3有影響，尤其是大米、小麥、棉花、大豆、水果和洋白菜等人類經(jīng)常食用的作物。估計臭氧減少1%大豆減產(chǎn)1%其次是減少漁業(yè)產(chǎn)量，紫外線輻射可殺死10米水深內(nèi)的單細(xì)胞海洋浮游生物，實(shí)驗(yàn)表明，臭氧減少10%紫外線輻射增加20%將會在15天內(nèi)殺死所有生活在 10米水深內(nèi)的鰻魚幼魚； 最后是破壞森林，據(jù)研究，臭氧減少影響人類健康及生態(tài)系統(tǒng)的主要 機(jī)制是紫外線輻射的增加會破壞核糖核酸（DNA,以改變遺傳信息及破壞蛋白質(zhì)。除了影響人類健康和生態(tài)外，因臭氧減少而造成的紫外輻射增多還會造成對工

15、業(yè)生產(chǎn)的 影響，如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。設(shè)想若臭氧層全部遭到破壞，太陽紫外線就會殺死所有陸地生命，人類也遭到”滅頂之災(zāi)，地球?qū)蔀闊o任何生命的不毛之地。可見，臭氧層空洞已威脅到人類的生存了。保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境1995年左右，中央電視臺曾經(jīng)播放過一部一部環(huán)保主義的美國動畫片地球超人，估計很多80后的朋友都還有印象，動畫片主要是通過來自地球五大洲的五位少年的歷險經(jīng)歷， 來告訴人們保護(hù)環(huán)境的意義。其中大氣臭氧層也被當(dāng)做了一個重點(diǎn)做了介紹，向人們推廣， 提倡杜絕使用氟利昂作為制冷劑。“沒錯，南極臭氧洞形成的因素可能有很多，但是我們需要通過提高自己的環(huán)保意識來保護(hù)臭氧層，其中很關(guān)鍵的一

16、點(diǎn)就是減少氟利昂的使用。”王維和最后談到自己的一點(diǎn)看法。隨著社會的發(fā)展，保護(hù)臭氧層也得到了全世界的認(rèn)可。為了避免工業(yè)產(chǎn)品中的氟氯碳化物對地球臭氧層繼續(xù)造成惡化及損害，聯(lián)合國于1987年9月16日邀請所屬26個會員國在加拿大蒙特利爾簽署了環(huán)境保護(hù)公約，即蒙特利爾議定書又稱作蒙特利爾公約，全名為“蒙特利爾破壞臭氧層物質(zhì)管制議定書（Montreal Protocol on Substances that Depletethe OzoneLayer）”，該公約自1989年1月 1日起生效。蒙特利爾公約中規(guī)定各國有共同努力保護(hù)臭氧層 的義務(wù)，凡是對臭氧層有不良影響的活動，各國均應(yīng)采取適當(dāng)防治措施，影響的

17、層面涉及電子光學(xué)清洗劑、冷氣機(jī)、發(fā)泡劑、噴霧劑、滅火器等等。到目前為止，已有150多個政府批準(zhǔn)了這項(xiàng)條約。生產(chǎn)和消費(fèi)氯氟烴（ CFCS和其它消 耗臭氧層物質(zhì)（ODS已經(jīng)被奇跡般地減少了將近 70%氯氟烴的重復(fù)利用被廣泛地采用。而且，臭氧安全技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)可行并被廣泛采用。監(jiān)測表明，大氣中消耗臭氧層物質(zhì)增長速度已經(jīng)逐漸減慢，大氣中甲基溴的含量也已經(jīng)減少。但是，臭氧層是脆弱的，只有社會各方面包括消費(fèi)者不斷地支持，保護(hù)臭氧層的斗爭才能最終贏得勝利。9月16日 “國際保護(hù)臭氧層日”的確定，進(jìn)一步表明了國際社會對臭氧層 耗損問題的關(guān)注和對保護(hù)臭氧層的共識。四、發(fā)展和趨勢根據(jù)臭氧空洞形成的原因而采取相應(yīng)的對

18、策是減少或停止使用能與臭氧層中的臭氧反應(yīng)的有關(guān)化學(xué)物質(zhì)，如氟利昂（也稱氟氯化碳CFQ、哈倫（CFCB、四氯化碳（CCL4、甲基氯仿（CH3CCI3、氟氯烴（HCFC和甲基溴（CH3Br）等等。這是目前解決臭氧層問題的 最有效的方法，也是目前的唯一方法。如何具體實(shí)施這一保護(hù)措施？這是一個全球性的問題。在整體上可分為倆個方面： 國際上的措施和國內(nèi)的措施。在國際上，為了促請各國能在保護(hù)臭氧層這一問題上出一份力，在聯(lián)合國環(huán)境署的組織協(xié)調(diào)下，國際社會于1985年制定了保護(hù)臭氧層維也納公約，其宗旨是：要保護(hù)人類健康和環(huán)境免受由臭氧層的變化所引起的不利影響。從而確定了國際合作保護(hù)臭氧層的原則； 1987年又

19、制定了關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書，其宗旨是：采取控制消耗臭氧層物質(zhì)全球排放總量的預(yù)防措施，以保護(hù)臭氧層不被破壞， 并根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，顧及經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的可行性，最終徹底消除消耗臭氧層物質(zhì)的排放。從而確定了全球保護(hù)臭氧層國際合作的框架。根據(jù)蒙特利爾議定書的規(guī)定，各簽約國分階段停止生產(chǎn)和使用CFC銅冷劑，發(fā)達(dá)國家要在1996年1月1日前停止生產(chǎn)和使用 CFCs制冷劑，而其他所有國家都要在 2010 年1月1日前停止生產(chǎn)和使用 CFCs制冷劑，現(xiàn)有設(shè)備和新設(shè)備都要改用無CFC制冷劑。通過讓各國簽定上述的國際公約，來制約全球上ODS（ODS是指人類制造的氟氯化碳類物質(zhì)，將破壞大氣中的臭氧層，危

20、害人類的生存環(huán)境，主要有全氯氟烴（CFCs）、哈龍（一種滅火劑）和四氯化碳等等）的產(chǎn)生，從而在根本上保護(hù)了臭氧層。而在世界各國，具體履行上述國際公約的措施有許多，從整體上又可分為以下三步：1. 采用分步走的方式：考慮到有關(guān)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素，對ODS勺淘汰，規(guī)定了不同國家有不同的淘汰速度和淘汰的最后期限。2. 建立多邊基金：考慮到發(fā)展中國家的特殊要求，在蒙特利爾議定書倫敦修正案中加入了建立多邊基金這一條款。多邊基金每三年進(jìn)行增資，由多邊基金執(zhí)委會決定各國項(xiàng)目 資助額。3. 開發(fā)和使用ODS的替代品一一綠色環(huán)保制冷劑，從而停止生產(chǎn)和使用ODS上述是從國際上分析的，而具體到每個國家，就有各種不同的實(shí)施方案。如在技術(shù)上， 可提高對氯氟烴的利用效率、回收和再循環(huán)利用，改