环境科学概论-浅谈臭氧层空洞
臭氧层空洞
日本气象厅称，南极臭氧层空洞较小并不代表臭氧层正在恢复，而是可能南极7月份和8月份气温相对往年较 高有关。
修复
美国科学家2016年发现，首次有确实证据证明南极臭氧层的破洞已经开始萎缩。
1977年4月，联合国环境规划署理事会在美国华盛顿哥伦比亚特区召开了有32个国家参加的“评价整个臭氧 层”国际会议。
会议通过了第一个“关于臭氧层行动的世界计划”。这个计划包括监测臭氧和太阳辐射、评价臭氧耗损对人 类健康影响、对生态系统和气候影响等，并要求联合国环境规划署建立一个臭氧层问题协调委员会。
危害
《时代》封面之消失的臭氧10多年来，经科学家研究；大气中的臭氧每减少1%。照射到地面的紫外线就增加 2%，人的皮肤癌就增加3%，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。如今居住在距南极洲较近的 智利南端海伦娜岬角的居民，已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面，涂上防晒油，戴上太阳眼 镜，否则半小时后，皮肤就晒成鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全盲。据说那里的兔子眼 睛全瞎，猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去，河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。
此后，臭氧层的臭氧损耗情况出现好转，但臭氧水平正在恢复的还是第一次被科学证实。
不过，科学家同时发现，人们用以替代氯氟烃的一些物质虽然不会损耗或较低损耗臭氧，但却会造成温室效 应，加快全球气候变化。美国麻省理工学院大气科学家苏珊·所罗门说，这些替代物质虽然目前还没有形成规模， 但到2050年前会对全球气候变化产生巨大影响。
1987年，联合国为了避免工业产品中的氟氯碳化物对地球臭氧层继续造成恶化及损害，承续1985年保护臭氧 层维也纳公约的大原则，邀请所属26个会员国在加拿大蒙特利尔所签署的环境保护公约《蒙特利尔破坏臭氧层物 质管制议定书》，又称《蒙特利尔议定书》。该议定书自1989年1月1日起生效。中国1991年加入《蒙特利尔议定 书》。
臭氧层空洞
臭氧层空洞在高层大气中（高度范围约离地面 15〜24km）,由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧（ 03）。
光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：02^ 200+ 02^ 0303和02属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。
当03的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约20km的臭氧层。
臭氧能吸收波长在220〜330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层（海拔约30km）的高度，而臭氧层主要分布在距地面20〜25km的大气层中，所以未受到重视。
近年来不断测量的结果已证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。
1985 年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989 年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。
此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面积不断扩大。
臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。
紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会使由CO2量增加而导致的温室效应加剧。
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烷等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。
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 03循环的反应：CI + 03^ CI0+ 02CI0+ » CI02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 03起反应，因此每一个 CI 原子能参与大量的破坏 03的反应，这两个反应加起来的总反应是：03+ » 202反应的最后结果是将 03转变为 02，而 CI 原子本身只作为催化剂，反复起分解 03的作用。
臭氧层空洞及其形成原因
臭氧层空洞的形成
携带北半球释放的氟氯烃的大气环流，随赤道附近的热空气上升，分流 向两极，然后冷却下沉，从低空回流到赤道附近回归线。
南极黑暗酷冷的冬季，下沉的气流在南极山地受阻，就地旋转，吸入冷 空气形成“极地涡旋”。
臭氧层空洞的形成
极地涡旋的重要作用：内部 空气与外部大气隔离，只有平 流层上部空气可以进入涡内。
大气臭氧层
O3在不同大气高度有显著不同 的环境作用 对流层：NOx和VOCs光化学 烟雾污染物；二级标准：（8h 浓度）1m范围内； 沿垂直于地面的方向将大气中 的O3全部压缩到1.01×105Pa， 总厚度平均约为3 mm。
臭氧层的作用
1979年
1989年
1999年
2008年
南极臭氧层空洞变化（1979-2008年）
臭氧层空洞的形成
Farman等人认为臭氧层空洞 形成原因：南极的极低温度 和极地含卤化合物浓度的增 加； Why 南极？
人类所排放氟氯烃主要在 北半球，欧洲、俄罗斯、 日本和北美约占总量的 90%，且是对流层。 北极有没有？
合作机制值得借鉴 对于气候变化、雾霾污染问题，只要共同行动，可以遏制 或者延缓环境危机。
Thank You !
1 卤素气体的
排放和聚集
2 卤素气体传
输至平流层
5 活性卤素气体
返回对流层并被 去除
极地涡旋和冰晶 云加剧了极地冬 季和春季的臭氧
层消耗
3 卤素气体在紫
外线照射下转化 为活性分子
4 活性卤素气体
在全球范围引起 臭氧层消耗
臭氧层的破坏机理
臭氧层的破坏机理
氟氯烃化合物来源
含氯气体
喷雾剂、发泡剂、制冷剂
旋涡内温度下降至240-195 K 时，水汽凝结成为冰晶云，并 吸收、积聚氟氯烃化合物。
臭氧层空洞
臭氧破坏的原因
人为消耗臭氧层的物质主要是：广泛用于冰箱和空调制冷、 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泡沫塑料发泡、电子器件清洗的氯氟烷烃（CFxCl4-x，又 Freon），以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃（CFXBr4），以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃 称Freon），以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃（CFXBr4又称Halons哈龙）等化学物质。 消耗臭氧层的物质， Halons哈龙 x，又称Halons哈龙）等化学物质。 消耗臭氧层的物质， 在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间。 在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间。 CF2C12在对流层中寿命长达120年左右 因此， 在对流层中寿命长达120年左右。 CF2C12在对流层中寿命长达120年左右。因此，这类物质 可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后， 可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后，就会在 太阳的紫外辐射下发生光化反应， 太阳的紫外辐射下发生光化反应，释放出活性很强的游离 氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应： 氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应： CFxCl4hv→CFxCl3CFxCl4-x＋hv→CFxCl3-x＋Cl Cl＋O3→ClO＋ Cl＋O3→ClO＋O2 ClO＋O→O2＋ ClO＋O→O2＋Cl
臭氧层破坏的危害
对水生生态系统的影响
研究结果表明， 研究结果表明，紫外线辐射的增加会直接引 起浮游植物、浮游动物、 起浮游植物、浮游动物、幼体鱼类以及整个水生 食物链的破坏。研究人员测定了南极地区UV UV食物链的破坏。研究人员测定了南极地区UV-B辐 射及其穿透水体的量的增加， 射及其穿透水体的量的增加，证据证实天然浮游 植物群落与臭氧的变化直接相关。 植物群落与臭氧的变化直接相关。
论文-臭氧层空洞
臭氧层空洞臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。
臭氧层是大气平流层中臭氧浓度最大处，是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部被其吸收。
臭氧在大气中从地面到70千米的高空都有分布，其最大浓度在中纬度24千米的高空，向极地缓慢降低，最小浓度在极地17千米的高空。
20世纪50年代末到70年代就发现臭氧浓度有减少的趋势。
大气是人类赖以生存和发展的必不可少的环境要素之一。
然而人口的增多，人类活动频繁，自然因素的影响使大气污染严重，保护大气环境是我们刻不容缓的义务。
譬如臭氧层问题，已经十分严重了。
臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫外线。
大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气，把它分为两个原子，然后每个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。
臭氧分子不稳定，紫外线照射之后又分为氧气分子和氧原子，形成一个继续的过程臭氧氧气循环，如此产生臭氧层。
人类真正认识臭氧是在150多年以前，德国化学家先贝因博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味，同在自然界闪电后产生的气味相同，先贝因博士认为其气味类似于希腊文的（意为“难闻”），由此将其命名为臭氧）。
自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km的大气中，我们称之为臭氧层。
它主要有三个作用：其一，保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3μm以下的紫外线，主要是一部分UV—B(波长290～300μm)和全部的UV—C(波长＜290μm＝，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。
只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。
所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍。
其二，加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。
正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。
全球性环境问题臭氧层空洞
3、温室气体的作用。在对流层上部和平流层底
部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样 非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生 使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布 及变化是极其重要的。
臭氧层破坏现象的发现及其现状
1974年6月28日,美国化学家一一雷利·罗兰和马 里奥·莫利纳,在英国《自然界》杂志上发表了“氯 氟烃(CFC)会严重地损害地球的臭氧层”的论文。 1976年，美国国家自然科学院正式了这一发现。
1985年5月16日,英国化学家乔·法曼也在此杂志 上发表了论文,以强有力的充足数据证明罗兰和莫 利纳理论是正确的 。同年，英国南极考察队在南 纬60°地区观测发现臭氧层空洞，引起世界各国极 大关注。臭氧层的臭氧浓度减少，使得太阳对地 球表面的紫外辐射量增加，对生态环境产生破坏 作用，影响人类和其他生物有机体的正常生存。
臭氧形成后：由于其比重大于氧气，会逐渐的向 臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变 化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长 波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保 持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。
作用：
1、保护作用。臭氧层能够吸收太阳光臭氧层阻 挡紫外线中的波长306.3μm以 下的紫外线，主 要是一部分UV—B(波长290～300μm)和全部的 UV—C(波长＜290μm，保护地球上的人类和动 植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线 UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面， 长波紫外线对生物细胞的 伤害要比中波紫外线轻 微得多。所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上 的生物得以生存繁衍 。
臭氧层空洞的原因及其控制途径
臭氧层空洞的原因及其控制途径1 臭氧层空洞的原因，主要有以下三种说法：（1）由于太阳特殊的活动。
（2）由于南极周边大气的特殊活动。
（3）由于大气中氯氟烃类的气体。
虽然自然因素可能对臭氧层造成一定影响，但是，目前大多数人认为，人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的最主要原因。
氯氟烃是一种人造化学物质，1930年由美国的杜邦公司投入生产。
在第二次世界大战后，尤其是进入60年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。
破坏臭氧的机理主要是氟利昂进入平流层后，在紫外照射下分解出Cl原子基，Cl再与O3发生链反应。
另外，哈龙类物质（用于灭火器）、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗。
研究表明，进入平流层的哈龙比氟利昂更危险。
2保护臭氧层相关措施臭氧层损耗作为当前人们普遍关注的全球性大气环境问题，它直接关系到生物圈的安危与人类的生存，它的保护需要全世界共同采取行动。
（1）国际社会的举措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》。
在该议定书中，规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表，要求到2000年全球的氟利昂消减一半，并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。
由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻，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，其中受控物质的种类再次扩充，完全淘汰的日程也一次次提前，缔约国家和地区也在增加。
到目前为止，缔约方已达165个之多，反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视和责任。
不仅如此，联合国环境署还规定从1995年起，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”，以增加世界人民保护臭氧层的意识，提高参与保护臭氧层行动的积极性。
（2）我国的措施我国政府和科学家也十分关心保护大气臭氧层这一全球性的重大环境问题。
地球科学概论—臭氧层空洞
课程结业报告课题名称：臭氧层空洞小组成员：尹凯韩媛董伟赵有万王祥唐迪宇彭强张艺完成日期：2010年7月6号臭氧层空洞摘要：臭氧（03）是氧气（O2）的一种异构体，在大气中的含量仅占一亿分之一，其浓度因海拔高度而异。
臭氧层可以说是地球的保护层，它主要围绕在地球外部离地面20—25公里高度的地方，起到吸收太阳紫外线中对生物有害部分UV－B（UV－B是紫外线的一段波长，为280—315nm）的作用。
同时，由于紫外线是平流层的热能来源，臭氧分子是平流层大气的重要组成部分，所以臭氧层在平流层的垂直分布对平流层的温度结构和大气运动起着决定性的作用，发挥着调节气候的重要功能。
南极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在一个世纪里就被破坏了60％。
关键字：发现成因影响现状趋势臭氧层空洞的发现：A天上有个大洞1957年，作为英国南极考察队的一员，剑桥大学的教师乔·法曼被首次派往哈雷湾观测站。
时值国际地球物理年，包括英国在内的12个国家在南极洲新设了多个观测站，观测极地气象。
乔·法曼的任务之一，就是测量空气中的臭氧含量。
此后每年，法曼都要到南极去。
只是在1957年的南极洲，对臭氧的监测仅是其中很小的部分。
当时的“第七大陆”看上去有更多有价值的监测目标。
因此法曼等人对臭氧也只是做常规监测。
英国南极考察队所用的监测仪器是多布森分光光度计（Dobsonmeter），这是被公认为测量臭氧的标准仪器，主要通过测量达到地面的紫外线辐射来间接反应大气中的臭氧含量。
1981年南半球的春季，新测出的数据引起了乔·法曼和同事加迪纳（B.G.Gardiner）、尚克林（J. D. Shanklin）的注意，它显示南极洲上空的臭氧层面积较过去小了很多。
“怎么回事呢？”一直状态低迷的乔·法曼变得异常兴奋。
“这会不会只是一个错误数据呢？”他重新调校了仪器。
随后的1982和1983年，所测得的数据显示了同样的结果。
臭氧层空洞
2、臭氧层空洞产生的原因
主要原因：人类生产和使用大量氟氯烃（例如氟利昂）和卤代烷灭火 剂（哈龙）等物质 其他原因：森林火灾、极地低温、太阳黑子活动等
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2、臭氧层空洞产生的原因
使用氟氯烃破坏臭氧机制：
氟利昂（CFCs），化学稳定、在对流层下不易被分解而进入平流层。到达平流层的 CFCs受到短波紫外线UV—C的照射，分解为Cl离子自由基，参与对臭氧的消耗。 Cl离子自由基与臭氧发生连锁循环反应，破坏臭氧，但在反应过程中氯离子基本不消耗， 使得一个氯原子能分解10万个臭氧分子，从而导致臭氧层变薄继而出现空洞。
臭氧层空洞
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1、臭氧层空洞的发现 2、臭氧层空洞产生的原因 3、臭氧层空洞的危害 4、控制臭氧层空洞的措施 5、臭氧层空洞的新进展
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臭氧（O3）的作用
平流层底部的臭 氧可阻挡宇宙紫 外线，保护地球
对流层的臭氧是 污染物质，影响 空气质量
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1、臭氧层空洞的发现
1984年，英国科学家首次公布南 极上空平均臭氧含量减少50%左右， 形成了一个巨大的臭氧空洞 1985年，臭氧层空洞已和美国整 个国土面积相似 1998年南极臭氧层空洞持续时间 超过100天，面积几乎可以相当于 三个澳大利亚 1989年北极上空的臭氧层也已遭 到严重破坏
尔议定书缔约国第二次会议。受控物质从原来的2类8种扩大到7类上百种。 规定缔约国在2000年或更早的时间里淘汰氟利昂和哈龙；四氯化碳到1995年将减少85%， 到2000年将全部被淘汰；到2000年，三氯乙烷将减少70%，2005年以前全部被淘汰。
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5、臭氧层空洞的新进展
美国科学家近期研究显示臭 氧正在朝着预期稳步愈合， 直到本世纪中期才会完全复 原。
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臭氧空洞形成的原因臭氧层空洞的成因
臭氧空洞形成的原因臭氧层空洞的成因臭氧空洞指的是因空气污染物质，特别是氧化氮和卤化代烃等气溶胶污染物的扩散、侵蚀而造成大气臭氧层被破坏和减少的现象。
臭氧层损耗是臭氧空洞的真正成因，那么，臭氧层是如何耗损的呢?人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应，就会导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少。
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，以及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。
消耗臭氧层的物质，在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间，如CF2C12在对流层中寿命长达120年左右。
因此，这类物质可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后，就会在太阳的紫外辐射下发生光化反应，释放出活性很强的游离氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应：CFxCl4-x+hv→•CFxCl3-x+•Cl•Cl+O3→•ClO+O2•ClO+O→O2+•Cl这样的反应循环不断，每个游离氯原子或溴原子可以破坏大约10万个O3分子，这就是氯氟烷烃或溴氟烷烃破坏臭氧层的原因。
国际组织《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定了15种氯氟烷烃、3种哈龙、40种含氢氯氟烷烃、34种含氢溴氟烷烃、四氯化碳CCl4、甲基氯仿CH3CCl3和甲基溴CH3Br为控制使用的消耗臭氧层物质，也称受控物质。
其中含氢氯氟烷烃如,HCFCl2类物质是氯氟烷烃的一种过渡性替代品，因其含有H，使得它在底层大气易于分解，对O3层的破坏能力低于氯氟烷烃，但长期和大量使用对O3层危害也很大。
在工程和生产中作为溶剂的四氯化碳CCl4和甲基氯仿CH3CCl3，同样具有很大的破坏臭氧层的潜值，所以也被列为受控物质。
溴氟烷烃主要是哈龙：哈龙1211CF2BrCl、哈龙1310CF3Br、哈龙2420C2F4Br2,这些物质一般用作特殊场合的灭火剂。
环境科学概论-浅谈臭氧层空洞
浅谈臭氧层空洞【摘要】：臭氧在1849年首次被人类发现，20世纪70年代末开始，科学家们开始每年春天在南极考察臭氧层。
随着臭氧层空洞面积的增大，人们逐渐意思到保护臭氧层迫在眉睫。
本文从臭氧层作用讲起，论述了其成因、现状、危害及其控制措施。
【关键词】：臭氧层臭氧空洞氟利昂1.大气臭氧层的作用臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的，其形成机理是：O2＋hv→O＋OO2＋O =O3高层大气中的氧气受波长短于242nm的紫外线照射变成游离的氧原子，有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧，大气中90%的臭氧是以这种方式形成的。
O3是不稳定分子，来自太阳的短于1140nm射线照射又使O3分解，产生O2分子和游离O原子，因此大气中臭氧的浓度取决于其生成与分解速度的动态平衡。
太阳是一个巨大的热体，表面温度高达6000℃，是地球取之不尽的能量来源。
但太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达地球表面，就可能对地球生物的生存造成无法挽回的影响然而，自然的力量改变了这一过程，地球的大气层就像一个过滤器，一把保护伞，将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外，使地球成为人类可爱的家园。
而完成这一工作的，就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。
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，总量只占大气的百万分之0.4。
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/L。
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3mm，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。
正是这层薄薄的臭氧层存在, 才为地球上万物生灵的生存提供了前提条件。
环境问题之臭氧层空洞
一,臭氧层的作用 二,臭氧层的破坏 三,臭氧层的保护
其一为保护作用,臭氧层能够吸收太阳光中的紫外线, 其一为保护作用,臭氧层能够吸收太阳光中的紫外线,保护地球上的人类和 保护作用 动植物免遭短波紫外线的伤害.只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线 动植物免遭短波紫外线的伤害.只有长波紫外线 和少量的中波紫外线 UV-B能够辐射到地面,长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微 能够辐射到地面, 能够辐射到地面 得多. 得多.所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的生物得以生存繁衍 . 其二为加热作用 加热作用, 其二为加热作用,臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热 大气, 大气温度结构在高度50km左右有一个峰,地球上空 左右有一个峰, 大气,由于这种作用 大气温度结构在高度 左右有一个峰 15～50km存在着升温层.正是由于存在着臭氧才有平流层的存在.而地球 存在着升温层. ～ 存在着升温层 正是由于存在着臭氧才有平流层的存在. 以外的星球因不存在臭氧和氧气,所以也就不存在平流层. 以外的星球因不存在臭氧和氧气,所以也就不存在平流层. 大气的温度结 构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布. 构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布. 其三为温室气体的作用 在对流层上部和平流层底部, 温室气体的作用, 其三为温室气体的作用,在对流层上部和平流层底部,即在气温很低 的这一高度,臭氧的作用同样非常重要.如果这一高度的臭氧减少, 的这一高度,臭氧的作用同样非常重要.如果这一高度的臭氧减少,则会产 生使地面气温下降的动力.因此,臭氧的高度分布及变化是极其重要的. 生使地面气温下降的动力.因此,臭氧的高度分布及变化是极其重要的.
臭氧层空洞的定义
臭氧层空洞的定义臭氧在大气中属微量气体，总量只占大气的百万分之0.4，而且90％以上集中在10-50公里的高层大气之中, 在离地面25千米处臭氧浓度最大。
全球大气中臭氧总量约有30亿吨，如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。
这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法，采用多布森单位（Dobson unit，多布森单位，简称D.U.）来表示，正常大气中臭氧的柱浓度约为300 D.U.。
臭氧洞被定义为臭氧的柱浓度小于200 D.U.，也即臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少超过30%的区域。
2、臭氧洞为什么发生在南极地区？为什么臭氧损耗的规模如此之大？为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？目前，对于臭氧层空洞形成机制大致有三种理论解释：①动力气象学上的极地纬向环流变化造成输送至南极上空的臭氧减少，形成臭氧洞；②极地冰晶效应影响下的多相化学反应引起臭氧的减少，出现臭氧洞；③与太阳辐射变化相关的动力气象因素及光化学反应（包括人类活动影响）综合作用导致臭氧洞的形成。
美国科学家莫里纳和罗兰德提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（CFC，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（Halon）。
越来越多的科学证据证实，氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。
那么，氟里昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？就重量而言，人为释放的CFC和Halon的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分———自由基对CFC和Halon的氧化作用也微乎其微。
因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。
经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内均匀混合。
臭氧层空洞(Ozone depletion)概要
臭氧空洞的危害
保护措施？
据科学家表示，臭氧破洞于2003年九月 达到2900万平方公里的记录高点，使南 美洲的南端曝露了出来。预期臭氧破洞 每年都会出现。 由于臭氧层耗损对人类生存、地球上的 生态系统将产生直接的破坏性影响，因 此科学家呼吁国际社会尽快采取行动， 共同保护我们共有的臭氧层。
1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从 1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层 日”。 联合国环境规划署自1976年起陆续召开了各种 国际会议，通过了一系列保护臭氧层的决议。尤其 在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所 谓的“南极臭氧洞”问题之后，国际上保护臭氧层 以及保护人类子孙后代的呼声更加高涨。
1985年3月，21个国家的政府代表 在奥地利首都维也纳签署了《关于保护 臭氧层的维也纳公约》，标志着保护臭 氧层国际统一行动的开始。 为了能够真正对氟利昂等臭氧层损耗物 质的生产、使用实际国际控制，1987年 9月16日，24个国家在加拿大蒙特利尔 市签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特 利尔议定书》。
消耗臭氧层物质的来 源？
ODS的来源
制冷剂: (CFCs,HCFCs ) 家用、商用、运输
用冰箱、空调、热力泵系统；机动车空调
发泡剂: ( CFC-11 ) 使用CFC发泡剂制备的
聚氨脂泡沫塑料和聚苯乙烯、聚乙烯挤出 泡沫塑料
清洗剂: (CFC-113, 三氟三氯乙烷，甲基氯
仿, 四氯化碳 ) 用于电子工业的各种组件和
产品的清洗、精密仪器制造工业的零件及 精密机械部件的清洗、金属加工冷清洗 （蒸气脱脂）、干洗及纺织工业清洗等
ODS（消耗臭氧物质）的来源
气雾剂: ( CFC-11, -12, -113, -114) 用
臭氧层空洞的定义(精)
臭氧层空洞的定义臭氧在大气中属微量气体，总量只占大气的百万分之0.4，而且90％以上集中在10-50公里的高层大气之中, 在离地面25千米处臭氧浓度最大。
全球大气中臭氧总量约有30亿吨，如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。
这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法，采用多布森单位（Dobson unit，多布森单位，简称D.U.）来表示，正常大气中臭氧的柱浓度约为300 D.U.。
臭氧洞被定义为臭氧的柱浓度小于200 D.U.，也即臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少超过30%的区域。
2、臭氧洞为什么发生在南极地区？为什么臭氧损耗的规模如此之大？为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？目前，对于臭氧层空洞形成机制大致有三种理论解释：①动力气象学上的极地纬向环流变化造成输送至南极上空的臭氧减少，形成臭氧洞；②极地冰晶效应影响下的多相化学反应引起臭氧的减少，出现臭氧洞；③与太阳辐射变化相关的动力气象因素及光化学反应（包括人类活动影响）综合作用导致臭氧洞的形成。
美国科学家莫里纳和罗兰德提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（CFC，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（Halon）。
越来越多的科学证据证实，氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。
那么，氟里昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？就重量而言，人为释放的CFC和Halon的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分———自由基对CFC和Halon的氧化作用也微乎其微。
因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。
经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内均匀混合。
南极臭氧层空洞
1、臭氧层空洞的定义臭氧在大气中属微量气体，总量只占大气的百万分之0.4，而且90％以上集中在10-50公里的高层大气之中, 在离地面25千米处臭氧浓度最大。
全球大气中臭氧总量约有30亿吨，如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。
这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法，采用多布森单位（Dobson unit，多布森单位，简称D.U.）来表示，正常大气中臭氧的柱浓度约为300 D.U.。
臭氧洞被定义为臭氧的柱浓度小于200 D.U.，也即臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少超过30%的区域。
2、臭氧洞为什么发生在南极地区？为什么臭氧损耗的规模如此之大？为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？目前，对于臭氧层空洞形成机制大致有三种理论解释：①动力气象学上的极地纬向环流变化造成输送至南极上空的臭氧减少，形成臭氧洞；②极地冰晶效应影响下的多相化学反应引起臭氧的减少，出现臭氧洞；③与太阳辐射变化相关的动力气象因素及光化学反应（包括人类活动影响）综合作用导致臭氧洞的形成。
美国科学家莫里纳和罗兰德提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（CFC，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（Halon）。
越来越多的科学证据证实，氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。
那么，氟里昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？就重量而言，人为释放的CFC和Halon的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分———自由基对CFC和Halon的氧化作用也微乎其微。
因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。
经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内均匀混合。
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浅谈臭氧层空洞【摘要】：臭氧在1849年首次被人类发现，20世纪70年代末开始，科学家们开始每年春天在南极考察臭氧层。
随着臭氧层空洞面积的增大，人们逐渐意思到保护臭氧层迫在眉睫。
本文从臭氧层作用讲起，论述了其成因、现状、危害及其控制措施。
【关键词】：臭氧层臭氧空洞氟利昂1.大气臭氧层的作用臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的，其形成机理是：O2＋hv→O＋OO2＋O =O3高层大气中的氧气受波长短于242nm的紫外线照射变成游离的氧原子，有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧，大气中90%的臭氧是以这种方式形成的。
O3是不稳定分子，来自太阳的短于1140nm射线照射又使O3分解，产生O2分子和游离O原子，因此大气中臭氧的浓度取决于其生成与分解速度的动态平衡。
太阳是一个巨大的热体，表面温度高达6000℃，是地球取之不尽的能量来源。
但太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达地球表面，就可能对地球生物的生存造成无法挽回的影响然而，自然的力量改变了这一过程，地球的大气层就像一个过滤器，一把保护伞，将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外，使地球成为人类可爱的家园。
而完成这一工作的，就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。
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，总量只占大气的百万分之0.4。
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/L。
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3mm，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。
正是这层薄薄的臭氧层存在, 才为地球上万物生灵的生存提供了前提条件。
因此臭氧层被誉为生物在地球上得以生存繁衍的“保护伞”。
2.南极臭氧空洞的发现用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法。
正常大气中臭氧的柱浓度约为300多布森单位(1个多布森单位是标准状态下千分之一厘米的臭氧层厚度)当臭氧的柱浓度小于200多布森单位,臭氧浓度减少的区域,臭氧极其稀薄，与周围相比好像是形成了一个“洞”，直径达上千公里,“臭氧空洞”因此而得名。
第一个发现南极臭氧空洞是两位日本科学家，1982年9月，他俩在南极昭和站观察活动中偶然发现并报道这一现象，但当时很少有人注意到这一件事。
之后不久，英国南极站的科学家约瑟·法曼等在哈雷湾站也观察到每年9月(南极的早春)南极上空臭氧急剧减少。
1985年英国南极探测局公布哈雷湾站1980年初以来在南极春季观察到臭氧层空洞这一消息。
这个空洞面积非常大，基本上与美国领土面积相当，于每年9月上旬出现，然后迅速地减少一半左右，并形成一个“臭氧空洞”，持续到11月又逐渐恢复。
这一报道引起全世界的震惊，人们担心这是臭氧层破坏或解体的先兆。
1986年，美国公布了通过“雨云二号”卫星得到的数据，证实了自1979年到1984年10月在南极上空的确出现了总臭氧含量持续减少的情况，这样显著的变化已经超出了由气候变化引起的变化范围。
直到这个时候，南极上空的臭氧空洞才受到全球的关注。
3.大气中臭氧层现状及发展下表是根据有关资料整理出，在过去10多年间，南极上空臭氧层空洞覆盖的面积从表中我们可以看到,在2006年9月,南极臭氧层空洞覆盖的面积达2950万平方公里，这是上世纪80年代早期，科学家首次发现南极上空有臭氧层空洞的近二十年来，迄今为止观测到臭氧空洞的最大面积，去年有所减小。
2002年和2004年, 南极臭氧层空洞覆盖的面积较2000年明显缩小。
但2003年和2005年的南极臭氧层空洞覆盖的面积仅低于2000年的纪录。
2006年10月南极臭氧层空洞正以近10多年来最快的速度扩展,目前空洞面积已经超过2900万平方公里。
这些迹象表明,目前一些专家有关臭氧层恢复的说法还需要5到10年的观察才能有一个关于臭氧层变化的可靠结论。
另外, 美、日、英、俄等国家科学家联合观察发现，在北极上空臭氧层已形成面积约为南极臭氧空洞三分之一的北极臭氧空洞。
中国大气物理及气象学家观测也发现，在我国青藏高原上空的臭氧正以每十年2.7%的速度减少，已经成为大气中第三个臭氧空洞。
4.臭氧空洞的成因目前，对于臭氧层空洞形成机制大致有三种理论解释：①动力气象学上的极地纬向环流变化造成输送至南极上空的臭氧减少，形成臭氧洞；②极地冰晶效应影响下的多相化学反应引起臭氧的减少，出现臭氧洞；③与太阳辐射变化相关的动力气象因素及光化学反应（包括人类活动影响）综合作用导致臭氧洞的形成。
在人类聚集的北半球, 由于大量生产和使用CFCs类化合物, 并使之进入大气层, 大气环流携带着北半球散发的CFCs类化合物, 随赤道附近的热空气上升, 分流向两极, 然后冷却下沉, 从低空回流至赤道附近的回归线, 形成一个环流。
在南极黑暗酷冷的冬季 (6～9月), 下沉的空气在南极洲的山地受阻, 停止环流, 就地旋转 , 吸入周围的冷空气, 形成“极地—风暴旋涡”。
这股“旋涡”上升到20km高空的臭氧层后, 把南极与低纬度地带空气对流隔绝, 使南极变得极冷, 开始出现滞留空中的冷云团“冰云”。
冰云中的冰晶微粒把气流中带来的CFCs 吸收在其表面, 并不断积聚其中。
当南极的春季来临(9 月下旬), 阳光照向冰云, 冰晶溶化, 释放出吸附的 CFCs。
由于 CFCs 是一种含氯的有机化合物, 其化学性质稳定, 逸入大气层, 在低层大气中不分解。
上升到平流层后, 在短波紫外线 UVC的照射下生成氯自由基, 氯自由基则可引发破坏 O3 的循环反应 : CF2Cl2 → CF2Cl·+ Cl·①Cl·+O3 → ClO·+O2 ②ClO·+[O] → Cl·+O2 ③②③两个反应式循环、使臭氧分解。
总反应式为:[O3] +[O] → 2O2反应结果是臭氧分子变成了氧气分子, 氯原子在其中起了催化剂的作用, 每个氯原子能参与破坏10 万个臭氧分子的反应! 因此形成了南极季节性的臭氧空洞。
5.臭氧空洞的危害5.1对人类的影响过量的太阳紫外线辐射对人类健康最直接的危害是: 降低人体免疫系统功能, 增加传染疾病的发病率; 损害眼睛 (角膜和晶体), 增加白内障患者的发病率。
据报道我国青藏高原白内障的发病率明显升高; 靠近南极的澳大利亚皮肤癌患者大量增加。
5.2对农作物的影响过量的紫外线照射会破坏植物绿叶中的叶绿素, 影响植物的光合作用。
同时还会改变细胞的遗传基因和再生能力, 使农作物生长受到限制, 质量降低, 产量大幅度降低。
5.3对水生生物的影响水生生物大多贴近水面生长, 这些处于水生食物链最底部的小型浮游植物最易受到臭氧损耗的影响, 从而危及整个生态系统。
对于底层的浮游动物, 紫外线辐射具有很强的穿透能力, 能穿透水下20米, 过量的紫外线杀死水中的微生物、削弱浮游植物的光合作用, 破坏水生生物食物链, 引起水生生态系统发生变化, 降低水体的自然净化能力, 导致水生生物大批死亡。
5.4对城市环境的影响平流层中臭氧浓度降低紫外辐射增强, 会使近地面对流层中的臭氧浓度增加,地表的臭氧对人体和植物有很大的危害, 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。
光化学烟雾是城市污染新问题, 它最早发生于美国的洛杉矶。
主要是汽车排放的氮氧化物NOX (主要是NO和NO2), 在强烈的太阳紫外线的照射下形成的产物凝集成烟雾, 影响空气的可见度, 刺激人的眼睛和呼吸器官。
NO2 → NO + O2 ①O2+ [O] → 03 ②O3+RH(烃)→RCOO(羧酸基)+RCHO(醛)+R2CO(酮) ③6.修补臭氧层的措施6.1新技术在气候变化的战争中,人们刚刚得到了一件新的化学武器:一种破坏化合物中碳-氟键的方法。
日前,国外媒体披露了这一消息,由于碳-氟键在污染大气环境的许多工业气体中广泛存在,所以这项新技术有望破解顽固的氟污染。
随着环境科学的发展,人们逐渐认识并越来越关注逃逸到大气平流层中的氟利昂对臭氧层的破坏作用,并于20世纪90年代要求禁止使用氟利昂。
众所周知,臭氧层是地球生命的保护层,能吸收掉约5%的太阳辐射高能紫外线,使地球上的生物免遭强紫外线的杀伤。
但是,另一种化合物———碳氟化合物(与氟利昂类似,只是分子中没有氯)如今仍在生产中被广泛使用。
由于其分子结构中牢固的碳-氟键,使得碳氟化合物具有很强的防水性,因此它主要被用于防水服装和特富龙炊具。
另外,得益于它们很高的溶解氧气的能力,成为人造血液中一种重要的基础组成部分。
尽管碳氟化合物用途广泛,但是它仍旧是一种破坏力强大的温室气体。
碳氟化合物的化学惰性同样使得它们很难被去除干净。
另一种反应物是三乙基硅烷,它在整个反应中扮演维和部队的角色,后来加入并负责驯服、整理反应产生的活泼化合物的工作。
反应的第一步就是活泼的硅分子“炸弹”使氟离子从碳-氟键上离开,同时产生一个稳定的硅原子与氟离子结合,剩下一个非常活泼的赤裸的碳离子。
碳离子随后与三乙基硅烷中释放出的氢离子中和,形成更安全的碳-氢键,同时产生一个新的活泼的硅分子,去进攻更多的碳-氟键。
此反应是个“下山”的过程,只需使用极少的能量,而且,最终产物对大气污染的影响也非常有限。
6.2法律保护措施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》, 首次在全球建立了共同控制臭氧层破坏的一系列原则方针。
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》。
由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻, 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, 其中受控物质的种类再次扩充, 完全淘汰的日程也一次次提前, 缔约国家和地区也在增加。
到目前为止, 缔约方已达165个之多, 反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视和责任。
联合国环境署还规定从1995年起, 每年的9月16日为" 国际保护臭氧层日", 以增加世界人民保护臭氧层的意识, 提高参与保护臭氧层行动的积极性。
为加强对保护臭氧层工作的领导，我国成立了由国家环保局等18个部委组成的国家保护臭氧层领导小组。
在领导小组的组织协调下，编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，并于1993年得到国务院的批准，成为我国开展保护臭氧层工作的指导性文件。