关于臭氧层的破坏-北京大学化学与分子工程学院

关于臭氧层的破坏医学部临床专业马瑞松据科学家估算，臭氧层的形成大约是20亿年的时间，正是在它的保护下地球上才产生了形形色色的生命，才有了熙熙攘攘的人群，然而，近年来人们对臭氧层的惊人的破坏速度不得不引起人们的注意。

1）臭氧层的基本知识；臭氧是氧气的同素异形体，是有特殊臭味的淡蓝色气体，具有极强的氧化性，能漂白和消毒杀菌。

用臭氧净化城市饮用水，处理生活污水和工业污水，比用氯气、高锰酸钾等消毒剂既经济又不会引起二次污染。

用1kg臭氧处理1000 m3水，能达到消毒、脱臭、脱色、脱味、氧化水中有机物的作用。

在距离地面20-30公里的大气（平流层）里，存在一个臭氧层，其中臭氧的含量仅占这一高度上的空气量的十万分之一。

臭氧的含量虽然极其微小，但却具有非常强的吸收紫外线的功能，它能把波长为200-300纳米（10-9米）的紫外线吸收掉。

而紫外线，尤其是波长为260-340纳米的紫外线，对生物有极其强的杀伤力。

正是由于臭氧层能有效的阻挡来自太阳的紫外线的侵袭，才使得地球上的各种生命得以存在，生息繁衍。

2)臭氧层的破坏20世纪70年代初，美国环境科学界最先观察到臭氧层破损的蛛丝马迹。

1985年，英国科学家证实南极上空的臭氧层浓度极为稀薄，即出现了所谓的“空洞”到1994年，南极上空的臭氧层破坏的面积已经大道2400万平方公里。

北半球上空的臭氧层也比以往任何时候都要稀薄。

南极上空的臭氧层石经过20亿年形成的，可是在一个世纪里就被破坏了过半。

欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10-15%，西伯利亚上空甚至减少了35%。

因此科协加警告说，地球上空臭氧层破坏的陈独远比一般人想象的要严重得多。

2）臭氧层破坏的原因人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烷（自30年代以来，一直被广泛的用作冰箱，冷冻机，空调等制冷设备中的制冷剂聚氨泡沫和聚乙烯/聚苯乙烯泡沫中的发泡剂，气雾剂的推进剂，电子线板，精密金属零部件的清洗剂烟丝的膨胀剂等）等，对大气中臭氧的含量有很大在20公里以下的低层大气中，氧元素的绝大部分都以氧分子形式存在，而在20-40公里的高空平流层时，则以臭氧分子的形式存在。

人们把臭氧分子密度最高的一层薄薄气体层，叫做地球的臭氧层。

在臭氧层里，集中了地球大气中90%以上的臭氧气体。

大气臭氧层是保护地球上的人类和动植物免遭太阳强紫外线伤害的一道天然屏障。

在20世纪60年代，人们开始意识到人为活动可能破坏臭氧层的问题。

大气臭氧的含量取决于太阳辐射强度、大气的化学成分以及大气的运动情况。

事实证明，人类的活动已经明显的改变了空气中微量气体的含量，如二氧化碳的浓度变化是其中最明显的。

根据地球气象卫星的高空观测数据分析，全球大气层内的臭氧密度正在降低。

在过去20多年里，人类活动排放的氧氟烃化合物（CFCS），加速了高空臭氧消亡的过程，破坏臭氧的生成和消亡的自然过程，使得一些地区臭氧的含量急剧减少，甚至出现了空洞。

1979年以后的卫星观测资料进一步证实，南极上空臭氧总量下降幅度已经达到40%。

每年的9-11月，即南半球的春季，南极上空就出现大面积的臭氧洞。

1998年8月下旬就开始出现臭氧层变薄的过程，说明臭氧洞已经提前出现。

游人分析，南极大陆上空的大气在冬季非常的寒冷，形成很多冰粒物质，在这些物质的表面的反应使氟利昂极易释放出氯原子，致使在春季大气中出现一大批活泼的氯原子，因此，南极大陆上空春季臭氧含量大量的减少。

由于平流层空气很少有上下的对流，没有雨雪的冲洗，污染物可以在平流层停留很长的时间，对臭氧层的破坏引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷类化合物）的大量使用。

氟里昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂等。

氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。

但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生CI 原子，CI原子则可引发破坏O3循环的反应：Cl＋O3→ClO＋O2ClO＋O→ClO2由第一个反应消耗掉的CI原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个O3起反应，因此每一个CI原子能参与大量的破坏O3的反应，这两个反应加起来的总反应是：O3＋O→2O2反应的最后结果是将O3转变为O2，而CI原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。

O3就被来自氟里昂分子释放出的CI原子引发的反应而破坏。

另外，大型喷气机的尾气和核爆炸烟尘的释放高度均能达到平流层，其中含有各种可与O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。

人口的增长和氮肥的大量生产等也可以危害到臭氧层。

在氮肥的生产中去向大气释放出各种氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亚氮（N2O），它会引发下列反应：N2O＋O→N2＋O2N2＋O2→2NONO＋O3→NO2＋O2NO2＋O→NO＋O2O3＋O→2O2NO按后两个反应式循环反应，使O3分解3）臭氧层破坏对生物的影响紫外线对促进在皮肤上合成维生素D，对骨骼的生成，保护均起有益作用。

但紫外线（波长=200~400nm）中的紫外线（波长=280~320农民）过量照射可以引起皮肤癌和免疫系统及白内障等眼病。

据估计平流层臭氧减少1%（即紫外线增加2%）对皮肤癌的发病率江增加4~6%。

按现在全世界每年大约有10万人死于皮肤癌计，死于皮肤癌的人每年大约要增加5千人。

在长期受太阳照射地区的浅色皮肤人群中，50%以上的皮肤病是阳光诱发的，即肤色浅的人比其他种族的人更容易患上各种由阳光诱发的皮肤癌。

此外，紫外线还会使皮肤过早老化。

对人的影响十分可怕，对植物同样是这样。

近10年来科学家对200多个品种的植物进行了增加紫外线照射的试验，发现其中三分之二的植物显示出敏感性。

试验中有９０％的植物使农作物品种，其中豌豆，大豆等豆类，南瓜等瓜类，西红柿以及白菜等农作物对紫外线特别敏感（花生和小麦等植物有较好的抵御能力）。

一般说来。

秧苗必有营养技能的组织（如叶片）更敏感。

紫外线辐射会使植物叶片变小，因而减少捕获阳光警醒光合作用的有效面积，声称率下降。

对打大豆的初步研究表明，紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害，产量降低。

同时紫外线可改变某些植物的再生能力及收获产物的质量，这种变化的长期生物学意义（尤其是遗传基因的变化）是相当深远的，紫外线多水生系统的影响也是巨大的。

紫外线的增加，对水生系统有潜在的危险。

水生植物大多贴近水面生长，这些处于海洋生态食物链最低不得小型浮游植物的光合作用最容易被削弱（约６０％），从而危及整个生态系统。

增强的紫外线还可通过消灭谁种微生物而导致淡水生态系统发生变化，并因此而减弱了水体的自然净化作用。

增强的紫外线还可杀死有余，小虾和蟹。

研究表明，在臭氧量减少％的情况下，约有９％的有鱼死亡在其他方面过多的紫外线会加速塑料老化，增加城市光化学烟雾。

另外，氟利昂，甲烷氧化二氮等引起臭氧层破坏得很亮气体的增加，也会引起温室效应。

4）臭氧层的发展趋势：欧洲科学家新近证实，脸许多年来，北冰洋上空平流层的气温每年冬天持续下降，今年已经带到历史最低点。

专家认为，如果这种极度地问现象持续下去，北极上空臭氧层在未来数十年中还会继续变薄，空洞将会继续增大。

欧盟圩垸会日公布了欧洲科学家的上述观测结论。

欧盟委员会负责科学家和研究的委员亚内兹对此指出，今年北冰洋遭受酷寒，科学家已经发现这种天气对臭氧层造成的破坏。

臭氧层遭到破坏将威胁到人类健康和生物多样性的保护，非常令人担忧。

欧盟将加大鼓励在这一领域的研究，切实保护臭氧层。

据欧洲科学家介绍，北冰洋地区的臭氧层从上个世纪80年代，就开始变薄了。

和空洞加大造成的直接后果是紫外线对人类损害加大，这将导致皮肤癌和白内障患者人数增加并将以何种速度扩大，为什么北冰洋上空平流层气温连年冬天持续下降，以及那些国家将会受到影响等问题。

他们认为，北极地区上空臭氧层变化不但将影响北极无人居住地区，而且将会危及斯坎德纳维亚和中欧地区。

5）臭氧层的保护；臭氧层对人类，对生物的作用是不言而喻的，而今年来人类对它的破坏速度和程度都无法让人对其在忽视下去。

历史上最早提出臭氧层保护的科学家是美国的马里奥。

莫利纳早在1973年，他就警告说，地球上的臭氧层已经受到损坏，但是当时并没有人把这个当成是一回事。

由于臭氧层能保护地球上动植物免受太阳有害辐射，莫利纳决心证明自己的观点。

在1974年莫利纳和其他科学家发现人造化学物，即氟利昂对臭氧层又影响。

十年后，另外一名科学家在南极上空发现“空洞”，人们开始注意莫利纳的警告。

1987年，美国和联合国的许多成员国签署了1996年停止生产CFCs的国际公约。

莫利纳也因此获得了1995年的诺贝尔化学奖。

国际为了保护臭氧层制定了很多的公约。

国际社会于1985年制定了《保护臭氧层维也纳公约》。

该《公约》确定了国际合作保护臭氧层的原则，呼吁各国要通过在研究`观测和信息交换等方面的合作，保护人类和环境免受臭氧层耗损的危害。

1987年国际社会又制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔一定书》。

该《议定书》确定了全球保护臭氧层国际合作的框架,提出了受控物质清单及其逐步淘汰时间表,并就耗损臭氧层物质及其制品的贸易数据报送和违约等作出了规定,特别是建立旨在帮助发展中国家承担<议定书>规定义务的多边基金机制,并提出了技术转让框架.目前《蒙特利尔议定书》规定了95种受控物质（其中包括哈龙，四氯化碳，甲基氯，仿氟溴烃，氟氯烃，甲基溴）。

工业发展使保护臭氧层成为可能L：保护臭氧层的努力获得成功已成为可能，因为科学家研究和工业生产不但已经有能力开发消耗臭氧层物质的替代品，而且能使其商业化，发达国家已经一比原先预期的更快的速度和耕地的成本，停止了CFC的使用。

尤其是在电子方面，替代品证明是十分重要的。

泡沫行业使用水，二氧化碳，碳氢和HCFC。

制冷和空调行业大都用HCFC作为替代品，但是在新设备采用无消耗臭氧潜能值得替代品包括HFC,氨和碳氢进行替代的比例在不断上升。

消费者正在回收再用哈龙以争取时间开发消防替代品。

其他灭火剂如二氧化碳，谁，泡沫和干粉目前则已经广泛使用而一些替代方法，诸如良好的防火实践，阻燃材料的使用和建筑物合理的设计都大量的减少了对哈龙灭火系统的需求，工业化国家已于994年顺利实现了全部淘汰。

工业化国家目前正着手进行HCFC和甲基溴的淘汰工作。

这些国家正采取措施，确保HCFC仅用在没有其他更有利于环境的替代品的地方。

HFC,对达到近在淘汰CFC的目标是重要的但是普通认为他对新设备是不重要的，因为HCFC确实存在臭氧消耗能。

在国际的大环境下，中国无疑是在发展中国家中作出了表率的贡献。

在今年九月举行的联合国纪念国际臭氧层保护10周年大会上，深圳臭氧层保护受联合国嘉奖。

而北京大学又是在全国和国际上作出了表率。

今年五月十八日，北京大学环境学院科学系，继去年获得中国国家环保总局保护臭氧层贡献将特别金奖之后，目前又获得美国环保局办法的保护臭氧层奖。