臭氧层的形成与耗损

臭氧的消耗过程
其一为光解 主要是吸收波长为210nm<λ <290nm的紫外光的 光解： 03+hv→02+O· 此过程就是臭氧层吸收了来自太阳的大部分紫外 光，从而使地面生物不受其伤害的原因。 另一消耗过程为：03+O· →202
臭氧层破坏的催化过程
Y+O3 → YO· +O2 YO· +O·→Y＋ +O2
1989年 ，中国加入了《保护臭氧层维也纳公约》 参与了历次的《保护臭氧层维也纳公约》和《关 于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约国会 议 1991年加入了修正后的《关于消耗臭氧层物质的 蒙特利尔议定书》 1991年成立了保护臭氧层领导小组，开始编制并 完成了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》 1999年7月1日冻结了氟利昂的生产，并将于2010 年前全部停止生产和使用所有消耗臭氧层物质。
1987 年 10 月，南极上空的臭氧浓度下降到了 19571978年间的一半，臭氧洞面积则扩大到足以覆盖整 个欧洲大陆; 1994年10月观测到臭氧洞曾一度蔓延到了南美洲最 南端的上空1995年观测到的臭氧洞的天数是77天; 1996年几乎南极平流层的臭氧全部被破坏，臭氧洞 发生天数增加到80天; 1997年至今，科学家进一步观测到臭氧洞发生的时 间也在提前; 1998 年臭氧洞的持续时间超过 100 天，是南极臭氧 洞发现以来的最长记录，而且臭氧洞的面积比1997 年增大约15%，几乎可以相当三个澳大利亚的面积。 这一迹象表明，南极臭氧洞的损耗状况正在恶化之 中。

在我国青藏高原上空，科学家们发现，每年
夏季（5-8月）出现明显的臭氧异常低值中心， 该中心逐年在加深，平均每年递减率达 0.35%。 2000年1-3月期间，北极上空臭氧层耗损曾经 达到 60% ，是历史上该地区臭氧层耗损的最 高水平。
当南极的春季来临（九月下旬），阳光照射
冰云，冰晶融化，释放吸附的氯氟烃类物质。 在紫外线的照射下，分解产生氯原子，与臭 氧反应，形成季节性的“臭氧空洞”。 因为北极没有极地大陆和高山，仅有一片海 洋 冰 帽， 形不成大范围的强烈的 “极 地 风 暴”，所以不易产生象南极那样大的臭氧洞。 但是，北极上空的臭氧在不断地减少。

会对自然生态系统和作物造成直接或间接的影响 : B类紫外辐射对20米深度以内的海洋生物造成危害， 会使浮游生物、幼鱼、幼蟹、虾和贝类大量死亡 ; 会造成某些生物减少或灭绝 ,引起海洋生态系统的 破坏 ; 会损害浮游植物 ,使温室效应加剧 ; 还将引起用于建筑物、绘画、包装的聚合材料的 老化，使其变硬变脆，缩短使用寿命等 ; 另外，臭氧层臭氧浓度降低紫外辐射增强，反而 会使近地面对流层中的臭氧浓度增加，尤其是在 人口和机动车量最密集的城市中心，使光化学烟 雾污染的机率增加。 当臭氧层中的臭氧量减少到正常量的1/5时，将是 地球生物死亡的临界点。
谢
谢
人为消耗臭氧层的物质主要是：
广泛用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡、
电子器件清洗的氯氟烷烃（CFxCl4-x，又称 Freon） 用于特殊场合灭火的溴氟烷烃（CFXBr4-x，又 称Halons哈龙）等化学物质。
氯氟烃类物质，由于性质稳定、不易燃
烧、易于储存、价格便宜而被广泛用作 致冷剂、喷雾剂、发泡剂及清洗剂等。 日常生活的许多方面，如吸烟、家用电 器、沙发、冰箱、空调使用等都涉及到 氯氟烃类物质的使用。
大气中臭氧层现状及发展

这是美国航空航天局用卫星 测绘出的南极臭氧层空洞， 左图是去年9月24日的臭氧 层空洞图像，虽然只有一个， 但其面积比北美洲还大。右 图是今年9月24日的图像， 科学家首次发现臭氧层空洞 居然一分为二，但总面积比 去年减少了40%，科学家认 为这要归因于南极洲气温的 上升。
臭氧层的形成与耗损

在天际遨游时遥望地球， 映入眼帘的是一个晶莹 透亮的球体，上面蓝色 和白色的纹痕相互交错， 周围裹着一层薄薄的水 蓝色“纱衣”。地球， 这位人类的母亲，这个 生命的摇篮，是那样的 美丽壮观，和蔼可亲。 但是……
南极臭氧洞的发现
70年代中期，美国科学家发现南极洲上空
的臭氧层有变薄现象。80年代观测发现， 自每年 9 月份下旬开始，南极洲上空的臭 氧总量迅速减少一半左右，极地上空臭氧 层中心地带，近90%臭氧被破坏，若从地 面向上观测，高空臭氧层已极其稀薄，与 周围相比象是形成了一个直径上千公里的 洞，称为“臭氧洞”。
HO破坏O3的机理为：
HO ·＋O3→HO2 ·＋O2 O ·＋HO2→HO · ＋O2 总反应式为：O＋O3→2O2
CFCl3 ＋hv→CFCl2+Cl
· CF2Cl2＋hv→CF2Cl+Cl · Cl破坏O3的机理为： Cl ·＋O3→ ClO · ＋O2 ClO ·＋O · →Cl · ＋O2
总反应式为：O＋O3→2O2
氯原子自由基作为催化剂与臭氧反应，就
象一辆辆“运”臭氧的车子，不断地来回 搬运臭氧，臭氧在不断减少，而氯原子却 不见消耗。一个氯原子自由基能够消耗十 万个臭氧分子。
臭氧空洞的危害
臭氧层中的臭氧能吸收200～300 nm的阳光紫外 线辐射，因此臭氧空洞可使阳光中紫外辐射到地 球表面的量大大增加，从而产生一系列严重的危 害 波长等于290～320nm的辐射段称为紫外线B段 （即B类紫外线） B类紫外线灼伤称为B类灼伤(红斑病); 能损耗皮肤细胞中遗传物质，导致皮肤癌; 可对眼睛造成损坏，导致白内障; 抑制人类和动物的免疫力 ,降低人类对一些疾病 包括癌症、过敏症和一些传染病的抵抗力 ;


从这里我们不仅可以看到人类日益紧迫的步伐，而 且也发现，即使如此努力地弥补我们上空的“臭氧 洞”，但由于臭氧层损耗物质从大气中除去十分困 难．预计采用哥本哈根修正案，也要在 2050 年左 右平流层氯原子浓度才能下降到临界水平以下，到 那时，我们上空的“臭氧洞”可望开始恢复。臭氧 层保护是近代史上一个全球合作十分典型的范例， 这种合作机制将成为人类的财富，并为解决其它重 大问题提供借鉴和经验。
臭氧空洞的成因


臭氧层损耗是臭氧空洞的真正成因。
臭氧层是如何耗损的呢？是什么原因导致臭氧层的 破坏呢？科学家认为，臭氧急剧耗损不是由已知的 自然现象引起的，而是人为的活动起决定性的作用。 是某些人类活动所散发的物质进入臭氧层，引起臭 氧的损耗。 这些物质有含氯氟烃类、有机溴化合物、氧化亚氮 及超音速飞机排放氮氧化物、甲烷、水汽和二氧化 碳等。修补臭Fra bibliotek层的措施


1985年 ，由联合国环境署发起21个国家的政府代表签署了 《保护臭氧层维也纳公约》 ； 1987年9月，36个国家和10个国际组织的140名代表和观察 员在加拿大蒙特利尔集会，通过了大气臭氧层保护的重要历 史性文件《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》； 1990年通过《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》伦 敦修正案 ； 1992年通过了《哥本哈根修正案》 ； 1995年起，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”
卫星观测表明， 1987年 10月，南极上空的臭
氧浓度降到了 1957 年 -1978 年间正常水平的 一半，臭氧洞的面积扩大到足以覆盖整个欧 洲大陆。从那以后，臭氧浓度下降的趋势在 加快，空洞面积也在不断扩大，1994年10月 曾一度蔓延到南美洲最南端的上空。1998年， 南极的臭氧空洞已经扩大到 2700万平方公里， 快接近三倍的中国国土面积。
历年来南极臭氧浓度最底值变化情况
历年来南极臭氧洞的平均面积
大气臭氧层的形成
O2 + hv → O+ O（λ ≤243nm) 2O + 2O2 + M→ 2O3 + M 总反应 : 3O2 + hv → 2O3
大气臭氧层的作用
臭氧是地球大气层中的 一种蓝色、有刺激性的微量 气体，是平流层大气的最关 键组成组分。大气中90%的 臭氧集中在距地球表面 10 — 50Km 的高度范围内， 分布厚度约为 10 ～ 15Km ， 其平均密度约为9×10-8g· L1 。尽管臭氧层在地球表面 并不太厚，臭氧在大气层中 只占百万分之几，若在气温 0℃ 时，将地表大气中的臭 氧全部压缩到一个标准大气 压时，臭氧层的总厚度才不 过 3 mm，总质量不过30亿 t 左右。就是这样的一个臭 氧 层 ， 却吸 收 了来自 太 阳 99 ％的高强度紫外辐射， 保护了人类和生物免遭紫外 辐射的伤害。
近年来的研究发现，核爆炸、航空器发射、超音 速飞机将大量的氮氧化物注入平流层中，也会使 臭氧浓度下降。 NO对臭氧层破坏作用的机理为： O3＋NO→NO2＋O2 NO2＋O · →NO＋O2

总反应式为：O ·＋O3→2O2
平流层中的HOX主要是由H2O、CH4或H2与
O2而生成的： H2O+O · →2HO · CH4+O · →CH3+HO · H2+O · →H · +HO ·
氯氟烃类物质化学稳定性好，寿命长，不易
在对流层分解，扩散入臭氧层，受到短波紫 外线的辐射，分解出氯原子自由基。 由哈龙等有机溴化合物（主要用做消防灭火 剂，大棚种植蔬菜用到甲基溴做薰土剂，干 洗衣服也用到含溴化合物）释放的溴原子对 臭氧的破坏力是氯原子的30-60倍，它也是臭 氧损耗的“罪魁祸首”。
总反应 ： O· ＋ O3 →2O2
Y物种有：NOX（NO、NO2）
HOX（HO· 、HO2· ）
ClOX（Cl·、 ClO·）
CFxCl4-x＋hv→CFxCl3-x＋Cl · Cl ·＋O3→ClO · ＋O2 ClO ·＋O · →Cl · ＋O2
总反应式为： O· ＋ O3 →2O2
CFxBr4-x＋hv→CFxBr3-x＋Br · Br ·＋O3→BrO · ＋O2 BrO ·＋O · →Br· ＋O2 总反应式为： O＋ O3 →2 O2