大气层中的臭氧层空洞的成因及影响的研究

研究性学习开题报告

课题名称：大气层中的臭氧层空洞的成因及影响的研究

课题组成员：

组长：

指导教师：

研究学科：综合

班级：

电话及邮件：

一、课题背景、意义及概念界定

1、背景说明

近50年来，人类文明呈爆炸式发展，各方面研究都有了质的飞跃，出现了越来越多的方便我们生活的物品，电器等等，但它们也给地球带来了巨大的危害，各种如臭氧层空洞之类的环保问题层出不穷。

2、课题的意义

为了让学生能自觉增强保护环境意识，树立以人为本的可持续发展观，必须深入地了解当今世界所面对的严峻的环保形势，学会从小事做起，从现在做起，从我做起热爱环境、爱护自然。本课题主要是围绕大气层中的臭氧层空洞的成因及影响进行研究，并让学生就问题进行深入的探究，从多方面了解该课题，提高环保意识。

3、概念界定

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。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。大家知道，太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中（含有21%）的氧气分子受到短波紫外线照射时，会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。如与氢（H2）反应生成水（H2O)，与碳（C）反应生成二氧化碳（CO2）。同样的，与氧分子（O2）反应时，就形成了臭氧（O3）。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。

二、研究的目标与内容

研究目标：

1、收集有关大气层中臭氧层过去与现在的情况进行对比，找出近十年来臭氧层的变化。

2、了解臭氧层空洞对人类生产生活的危害，从而认识到保护环境的重要性，迫切性。

3、通过上网，查阅图书，询问相关人员等多种形式了解臭氧层被破坏的原因及过程。

4、通过分析，了解人类活动对臭氧层的影响，提出保护大气层的设想。

研究内容：

1、调查收集臭氧层空洞的情况。

2、分析造成臭氧层空洞的原因。

3、分析臭氧层空洞对人类危害。

4、提出保护大气层的可行设想

研究性学习结题报告

一、研究成果

1、什么是臭氧层空洞

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。

自然界中的臭氧层大多分布在离地20—50千

米的高空。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。

2011年11月1日，日本气象厅发布的消息称，

今年以来测到的南极上空臭氧层空洞面积的最大值超过去年，已相当于过去10年的平均水平值。

2、臭氧层的作用

大气臭氧层主要有三个作用。其一为保

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306.3nm以下的紫外线，

主要是一部分UV—B(波长290～300nm)和

全部的UV—C(波长<290nm=，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，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。而地球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。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，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。

流层中的臭氧吸收掉太阳放射出的大量对人类、动物及植物有害波长的紫外线辐射（240－329纳米，称为UV-B波长），为地球提供了一个防止紫外辐射有害效应的屏障。但另一方面，臭氧遍布整个对流层，却起着温室气体的不利作用。在平流层中臭氧耗损，主要是通过动态迁移到对流层，在那里得到大部分具有活

性催化作用的基质和载体分子，从而发生化学反应而被消耗掉。臭氧主要是与HOX、NOX、ClOX和BrOX中含有的活泼自由基发生同族气相反应。

3、臭氧层破坏的原因

（1）当氟氯碳化物漂浮在空气中

时，由于受到阳光中紫外线的影响，

开始分解释出氯原子出来。

（2）这些氯原子的活性极大，常喜

欢与其它物质结合。因此当它遇到

臭氧的时候，便开始产生化学变化！

（3）臭氧被迫分解成一个氧原子

（O）及一个氧分子（O2），而氯原

子就与氧原子相结合。

（4）可是当其它的氧原子遇到这个氯氧化和的分子，就又把氧原子抢回来，组成一个氧分子（O2），而恢复成单身的氯原子就又可以去破坏其它的臭氧了！

氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

4、臭氧层空洞对人类和自然的影响

臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线B明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的的危害，已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响。

对健康的影响

紫外线的增加对人类健康有严重的危害作用。潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。对有些危险如皮肤癌已有定量的评价，但其他影