天空之癌-臭氧層空洞課件

1、天空之癌臭氧層空洞 水凈化3101 第三小組天空之癌臭氧層空洞臭氧的定義英文名稱：ozone定義： 化學(xué)分子式:O3，三原子形式的氧。常溫、常壓下無(wú)色，有特臭的氣味，具有強(qiáng)氧化作用。 氧氣的同素異形體，每個(gè)分子由三個(gè)氧原子組成。當(dāng)其存在于平流層時(shí)有助于保護(hù)地球上的生物免受紫外線的傷害，而當(dāng)其在地球表面附近時(shí), 是城市光化學(xué)煙霧的一種組分，對(duì)植被和人類有傷害作用。 臭氧的定義臭氧的發(fā)現(xiàn)1840年德國(guó)C.F.舍拜恩在電解稀硫酸時(shí) ，發(fā)現(xiàn)有一種特殊臭味的氣體釋出 ，因此將它命名為臭氧 O3結(jié)構(gòu)式臭氧的發(fā)現(xiàn)1840年德國(guó)C.F.舍拜恩在電解稀硫酸時(shí) ，發(fā)現(xiàn)臭氧的來(lái)源臭氧的來(lái)源是在臭氧層中，當(dāng)紫外線把只

2、原子的氧分子分開成兩單原子，再分別和雙原子的氧分子結(jié)合成一個(gè)三個(gè)氧原子的臭氧。 上氣層的臭氧大部份是在陽(yáng)光最強(qiáng)的地方，也就是在赤道上空形成。然后隨著全球氣流循環(huán)，流向南北兩極。 臭氧的來(lái)源臭氧的來(lái)源是在臭氧層中，當(dāng)紫外線把只原子的氧分子分大氣中臭氧的形成途徑一、大氣層中臭氧的產(chǎn)生 O在數(shù)億年以前，地球上的大氣中沒有臭氧層，地球的表面受到來(lái)自太陽(yáng)的紫外線強(qiáng)烈照射，地面上沒有生物存在，僅有少數(shù)生物生存在水中，因?yàn)樗芪兆贤饩€，水中綠色植物不斷地吸收大氣中的二氧化碳，釋放出氧氣，擴(kuò)散到空氣中，而其中一部分的氧氣在大氣層的上層，受到紫外線的作用，依右上表里所示的反應(yīng)式，氧氣變成了臭氧而產(chǎn)生了臭氧層。

3、 大氣中臭氧的形成途徑一、大氣層中臭氧的產(chǎn)生 自由基一、自由基概念共價(jià)鍵斷裂時(shí)，有兩種可能形式：共價(jià)異裂和共價(jià)均裂；共價(jià)異裂：又稱離子反應(yīng)，組成共價(jià)鍵的一對(duì)電子成雙成對(duì)地留在一個(gè)分裂碎片上（其帶負(fù)電荷），而另一個(gè)原子或基團(tuán)碎片上本來(lái)應(yīng)有的電子則被奪去（帶正電荷）；共價(jià)均裂：又稱自由基反應(yīng)，組成共價(jià)鍵的一對(duì)電子分別又回到原來(lái)的原子或基團(tuán)上，分別以分裂后的碎片形式存在，各自成為自由基。自由基也稱游離基，是指由于共價(jià)鍵均裂而生成的帶有未成對(duì)電子的碎片。自由基一、自由基概念大氣中重要的自由基大氣中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2HO的來(lái)源： O3的光解： O3hr-OO2 O+H2O-2HO H

4、NO2的光解： HNO2 +hr-HO +NO H2O2的光解： H2O2 +hr-2HO HO2的來(lái)源： 主要來(lái)自醛特別是甲醛的光解 H2CO +hr-H + HCO H + O2 + M-HO2 + M HCO + O2 +M-HO2 + CO + M 亞硝酸酯的光解：CH3ONO +hr -CH3O + NO CH3O + O2-HO2 + H2CO H2O2的光解：H2O2 +hr-2HO HO + H2O2 -HO2 + H2O大氣中重要的自由基大氣中主要自由基有：HO、HO2、R、ROR的來(lái)源：RH + O -R + HO RH + HO-R + H2OCH3的來(lái)源：CH3CHO的

5、光解 CH3CHO +hr-CH3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +hr-CH3 + CH3COCH3O的來(lái)源：甲基亞硝酸酯的光解 CH3ONO +hr-CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +hr-CH3O + NO2RO2的來(lái)源：R + O2-RO2R的來(lái)源：RH + O -R + HO臭氧的性質(zhì)物理性質(zhì)：臭氧有特殊的刺激性臭味，在常溫常壓下呈淡藍(lán)色的氣體，是氧氣的同素異形體，由三個(gè)氧原子組成，化學(xué)式為O3，分子量是48，比空氣重。液體為暗藍(lán)色，固體接近黑色。臭氧能吸收一定波長(zhǎng)的紅外線、可見光和紫外線。 化學(xué)性質(zhì)： 不穩(wěn)定，具有極強(qiáng)的氧化性，可用于漂

6、白和消毒性質(zhì)數(shù)據(jù)分子量47.99828沸點(diǎn)-111.9熔點(diǎn)-193臨界溫度-5等張比容75（90.2K）生成熱-144KJ/mol臭氧的性質(zhì)物理性質(zhì)：臭氧有特殊的刺激性臭味，在常溫常壓下呈淡臭氧的作用1 、食物凈化： 由表及里的降解果蔬、糧食中殘留的化肥、農(nóng)藥等有毒物質(zhì)，清除肉、蛋中的抗生素、化學(xué)添加劑、激素等有害物質(zhì)。 2 、飲用水凈化： 自來(lái)水經(jīng)臭氧處理后是一種優(yōu)質(zhì)的生飲水。每升水只需通入 O3 2 0分鐘即可去除水中的余氯，殺菌、消毒、去味、去除重金屬，防止致癌物質(zhì)三氯甲烷的生成，增加水中含氧量。臭氧的作用1 、食物凈化： 由表及里的降解果蔬、糧食中殘留的3 、消毒滅菌： 將清洗后的餐飲

7、用具放入水中通入 O320 分鐘，可去除洗滌劑殘留物，殺滅細(xì)菌、病毒，避免餐飲用具傳染疾病。4 、空氣凈化： 將臭氧排氣管掛在 1.7 米以上高度，排放 O3 20-30 分鐘，可有效去除室內(nèi)煙塵或裝飾材料的異味，降塵滅菌，增加空氣含氧量，（可用于家庭、辦公室、會(huì)議室、娛樂場(chǎng)所的除煙、除塵、消毒、去味）。3 、消毒滅菌： 5 、果蔬保鮮、防霉： 家庭果蔬保鮮只需往袋裝果蔬中通入 O3 2 分鐘，可延長(zhǎng)保鮮期 7 天，也可用于菜窖防霉、果蔬運(yùn)輸。 6 、洗浴、美容、保健： 經(jīng)常洗臭氧浴能排除體內(nèi)毒素，活化表皮細(xì)胞，消除痤瘡，美白皮膚，對(duì)風(fēng)濕病、皮膚病、婦科病、糖尿病及灰指甲等有良好療效。 天空之

8、癌臭氧層空洞課件7 、養(yǎng)魚、澆花： 澆花、大棚蔬菜的噴灌，能避免蟲害，減少農(nóng)藥使用量。 養(yǎng)魚、水產(chǎn)養(yǎng)殖O3進(jìn)入水中釋放出初生態(tài)氧，消滅細(xì)菌、病毒，氧化雜質(zhì)，防止水質(zhì)腐壞變質(zhì)，增加水中養(yǎng)份。 8 、除臭： 因臭氧有很強(qiáng)的氧化分解能力，可迅速而徹底的消除空氣中、水中的各種異味。還可對(duì)衣物、毛巾、抹布、襪子等進(jìn)行天空之癌臭氧層空洞課件大氣層大氣層： 又叫大氣圈，地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮?dú)?，?81%；氧氣占209%；氬氣占093%；還有少量的二氧化碳、稀有氣體（氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣）和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。整個(gè)大氣層隨高度不

9、同表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，再上面就是星際間了。大氣層大氣層：什么是臭氧層？在高約1535km范圍的低平流層，臭氧含量很高，因而這部分平流層被稱為“臭氧層”。它能吸收99%以上的對(duì)人類有害的太陽(yáng)紫外線，保護(hù)地球上的生命免遭短波紫外線的傷害，所以，臭氧層又被譽(yù)為地球生物生存的保護(hù)傘。臭氧層空洞是大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空域。什么是臭氧層？在高約1535km范圍的低平流層，臭氧含量平流層中最重要的化學(xué)組分就是臭氧。在平流層集中了大氣中90%的臭氧。臭氧的生成和消耗機(jī)制: 生成 O2 + h( 240nm) .O + .O O2 + O O3 消耗 2 O3

10、+ h 3O2 Y+O3 YO + O2 YO + O Y + O2 O3 + O 2O2平流層中最重要的化學(xué)組分就是臭氧。在平流層集中了大氣中90%O3每升高100m，氣溫降低0.65 紫外線的強(qiáng)烈照射，N2和O2產(chǎn)生不同程度的離解高度（km)臭氧層在大氣中的分布O3每升高100m，氣溫降低0.65 紫外線的強(qiáng)烈照射，N臭氧層的作用大氣臭氧層主要有三個(gè)作用 ：1、保護(hù)作用 臭氧層能夠吸收太陽(yáng)光中的波長(zhǎng)306.3m以 下的紫外線，主要是一部分UVB(波長(zhǎng)290300m)和全部的UVC(波長(zhǎng)290m，保護(hù)地球上的人類和動(dòng)植物免遭短波紫外線的傷害。只有長(zhǎng)波紫外線UV-A和少量的中波紫外線UV-B能

11、夠輻射到地面，長(zhǎng)波紫外線對(duì)生物細(xì)胞的 傷害要比中波紫外線輕微得多。所以臭氧層猶如一件保護(hù)傘保護(hù)地球上的生物得以生存繁衍 。 臭氧層的作用大氣臭氧層主要有三個(gè)作用 ：2、加熱作用 臭氧吸收太陽(yáng)光中的紫外線并將其轉(zhuǎn)換為熱能加熱大氣，而地球以外的星球因不存在臭氧和氧氣，所以也就不存在平流層。 大氣的溫度結(jié)構(gòu)對(duì)于大氣的循環(huán)具有重要的影響，這一現(xiàn)象的起因也來(lái)自臭氧的高度分布。 3、溫室氣體的作用 在對(duì)流層上部和平流層底部，即在氣溫很低的這一高度，臭氧的作用同樣非常重要。如果這一高度的臭氧減少，則會(huì)產(chǎn)生使地面氣溫下降的動(dòng)力。因此，臭氧的高度分布及變化是極其重要的。 2、加熱作用 臭氧吸收太陽(yáng)光中的紫外線并

12、將其轉(zhuǎn)換為熱能加熱大臭氧層空洞形成的原因臭氧層4億年前形成，之后基本未遭破壞，直至上世紀(jì)。含“氯”和含“溴”的人工化學(xué)品的排放消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）共6類96種，中國(guó)有6類16種，包括：全氯氟烴 (CFCs)，哈龍，四氯化碳，甲基氯仿，甲基溴，含氫氯氟烴(HCFCs)用途：制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑、滅火劑、 氣霧劑、煙絲膨脹劑、化工助劑、殺蟲劑臭氧層空洞形成的原因臭氧層4億年前形成，之后基本未遭破壞，直氟里昂在工業(yè)上、生活中被廣泛使用氟里昂在工業(yè)上、生活中被廣泛使用CFCs簡(jiǎn)介CFCs簡(jiǎn)介,化學(xué)名稱氯氟烴，商業(yè)名稱氟利昂，根據(jù)氯氟烴的英文名稱Chloro-fluoron-carbon，取其字頭

13、組成縮寫CFC， 用CFC代碼作為氯氟烴的統(tǒng)稱。在CFC后標(biāo)以化合物代碼，可以代表不同的氯氟烴，如 CFC-11三氯一氟甲烷 CFC-12二氯二氟甲烷 CFC-1131，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷氟利昂以前大量用于冰箱空調(diào)制冷劑、有機(jī)溶劑、氣霧劑等。 CFCs簡(jiǎn)介CFCs簡(jiǎn)介,化學(xué)名稱氯氟烴，商業(yè)名稱氟利昂，根氟利昂的性質(zhì)氟里昂：在常溫下都是無(wú)色氣體或易揮發(fā)液體，略有香味，低毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二氟甲烷在常溫常壓下為無(wú)色氣體；熔點(diǎn)158 ，沸點(diǎn)29.8，密度1.486克厘米（30）；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；與酸、堿不反應(yīng)。氟利昂

14、的性質(zhì)氟里昂：在常溫下都是無(wú)色氣體或易揮發(fā)液體，略有香氟利昂的特征氟利昂是制冷劑是一種透明、無(wú)味、低毒、不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。不同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機(jī)，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。 氟利昂的冰堵氟利昂對(duì)水的溶解度小，制冷裝置中進(jìn)入水分后會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥或管道。另外避免氟里昂與天然橡膠起作用，其裝置應(yīng)采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。 氟利昂的特征氟利昂是制冷劑氟利昂的作用氟利昂由于氟利昂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有不燃、無(wú)毒、介電常數(shù)低、臨界溫度高、易液化等特性，因而廣泛用作冷凍設(shè)備和空氣調(diào)節(jié)裝置的制

15、冷劑。 它們的商業(yè)代號(hào)F表示氟代烴，第一個(gè)數(shù)字等于碳原子數(shù)減1（如果是零就省略），第二個(gè)數(shù)字等于氫原子數(shù)加1，第三個(gè)數(shù)字等于氟原子數(shù)目，氯原子數(shù)目不列。由于氟利昂可能破壞大氣臭氧層，已限制使用。目前地球上已出現(xiàn)很多臭氧層漏洞，有些漏洞已超過(guò)非洲面積，其中很大的原因是因?yàn)榉旱幕瘜W(xué)物質(zhì)。 氟利昂的作用氟利昂的危害氟利昂是臭氧層破壞的元兇，它是20世紀(jì)20年代合成的，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具有可燃性和毒性，被當(dāng)作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達(dá)到了高峰，產(chǎn)量達(dá)到了144萬(wàn)噸。在對(duì)氟利昂實(shí)行控制之前，全世界向大氣

16、中排放的氟利昂已達(dá)到了2000萬(wàn)噸。氟利昂的危害氟利昂是臭氧層破壞的元兇，它是20世紀(jì)20年代合由于它們?cè)诖髿庵械钠骄鶋勖_(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對(duì)流層，一小部分升入平流層。在對(duì)流層相當(dāng)穩(wěn)定的氟利昂，在上升進(jìn)入平流層后，在一定的氣象條件下，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，不斷破壞臭氧分子?？茖W(xué)家估計(jì)一個(gè)氯原子可以破壞數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧分子。 由于它們?cè)诖髿庵械钠骄鶋勖_(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大在對(duì)流層的氟利昂分子很穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是，當(dāng)它們上升到平流層后，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，含氯的氟里昂分子會(huì)離解

17、出氯原子（稱為“自由基”），然后同臭氧發(fā)生連鎖反應(yīng)（氯原子與臭氧分子反應(yīng)，生成氧氣分子和一氧化氯基；一氧化氯基不穩(wěn)定，很快又變回氯原子，氯原子又與臭氧反應(yīng)生成氧氣和一氧化氯基），不斷破壞臭氧分子 在對(duì)流層的氟利昂分子很穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是，當(dāng)它們臭氧破壞機(jī)理示意圖 臭氧破壞機(jī)理示意圖 氟氯烴破壞臭氧的化學(xué)反應(yīng)方程CFC ClCl+O3 ClO+O2O2 2OO+ClO Cl+O2光分解光分解氟氯烴破壞臭氧的化學(xué)反應(yīng)方程CFC 天空之癌臭氧層空洞課件破壞現(xiàn)狀1984年，英國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧洞。1985年，美國(guó)的 “雨云-7號(hào)”氣象衛(wèi)星測(cè)到了這個(gè)臭氧洞。（如圖） 破壞現(xiàn)狀1

18、984年，英國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧洞。11985 年，英國(guó)科學(xué)家在南極哈雷灣觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)：在過(guò)去 10 - 15 年間、每到春天南極上空的臭氧濃度就會(huì)減少約 30%，有 95% 的臭氧被破壞。從地面上看，臭氧層已極其稀薄，與周圍相比像是形成一個(gè)“洞”，直徑達(dá)上千公里，“臭氧洞”由此而得名。此洞面積比美國(guó)的國(guó)土面積還要大。2019 年南極上空臭氧空洞面積已達(dá)到歷史最高記錄， 2720 萬(wàn)平方公里，比南極大陸大約 1 倍。 1985 年，英國(guó)科學(xué)家在南極哈雷灣觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)：在過(guò)去 102019年南極臭氧空洞的面積到9月就已達(dá)2700萬(wàn)平方公里，而2019年的臭氧空洞面積只有2500萬(wàn)平方公里

19、。2000年，南極上空的臭氧空洞面積達(dá)創(chuàng)記錄的2800萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于4個(gè)澳大利亞。 2019年南極臭氧空洞的面積到9月就已達(dá)2700萬(wàn)平方公里，臭氧層空洞為什么只出現(xiàn)在南極？南極冬天的極夜會(huì)有極地渦旋，阻止臭氧補(bǔ)充到南極上空 。在冬天，零下80度的低溫使水汽形成冰晶云。冰晶不斷吸收氯氟烴氣體，在其表面聚集。春季（9月）來(lái)臨，陽(yáng)光照射下冰晶云升溫，氯氟烴氣體迅速釋放。而氯氟烴分子在紫外線照射下開始釋放氯原子氯原子大量損耗臭氧而出現(xiàn)臭氧洞。春天，太陽(yáng)出來(lái)了，冰晶云化了， “非均向化學(xué)反應(yīng)” 交界面消失了，反應(yīng)也就停止了。臭氧空洞逐漸彌合。 臭氧層空洞為什么只出現(xiàn)在南極？南極冬天的極夜會(huì)有極地渦

20、旋，阻臭氧層破壞的后果對(duì)人體健康的影響對(duì)陸生植物的影響對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響對(duì)生物化學(xué)循環(huán)的影響對(duì)材料的影響對(duì)對(duì)流層大氣組成及空氣質(zhì)量的影響臭氧層破壞的后果對(duì)人體健康的影響對(duì)人類健康的影響DNA改變，免疫機(jī)制減退 麻疹、水痘、皰疹、細(xì)菌感染、真菌感染等皮膚癌 基底細(xì)胞癌、 鱗狀皮膚癌 惡性黑色素瘤白內(nèi)障 1%臭氧層的減少，將增加11.5萬(wàn)白內(nèi)障臭氧層破壞的后果對(duì)人類健康的影響臭氧層破壞的后果對(duì)陸生植物的影響減少產(chǎn)量-如豆類、瓜類、卷心菜類改變遺傳基因和再生能力降低品質(zhì)對(duì)水生物的影響減少浮游生物影響海洋食物鏈危害魚、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光學(xué)化學(xué)煙霧污染聚合物材料老化對(duì)陸生植物的影響臭氧層的保護(hù)國(guó)際公約(補(bǔ)天行動(dòng))：1985年保護(hù)臭氧層維也納公約1987年關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書1990年倫敦修正案1992年哥本哈根修正案2019年北京修正案（北京宣言）臭氧層的保護(hù)國(guó)際公約(補(bǔ)天行動(dòng))：天空之癌臭氧層空洞課件臭氧層的保護(hù)歐盟及一些經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌國(guó)家： 環(huán)境管制（禁用、限制、配額和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等）美國(guó)等： 經(jīng)濟(jì)手段（征稅、交易許可證），美國(guó)、歐洲國(guó)家200