臭氧层空洞——化学研究性学习报告

臭氧层空洞——化学研究性学习报告

臭氧层空洞——化学研究性学习报告

作者：admin日期：2012-05-01

一、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，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。

二、臭氧层的作用

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、氧化水中有机物的用。

臭氧对人类的贡献不仅只是用作漂白剂和消毒

杀毒剂，更重要的是臭氧层作为地球的屏障，保护了一切生命。自然界中存在的臭氧有90％集中在距地面15 km～24 km的大气平流层中,这是氧气经太阳紫外线照射而形成的：。臭氧能吸收日光中波长2.0×10-7 m～3.0×10-7 m的电磁波，因此能滤掉日光中99％以上的紫外线，对地球表面形成保护层。如果没有臭氧层，大量紫外线照射到地球上，地球生态平衡将受到破坏，微生物被杀死，核酸与蛋白质受到破坏，平流层温度也将改变。有了臭氧层，地球上的生物才得以生存。

三、南极臭氧层空洞的形成原因

对于大气臭氧层破坏的原因，科学家中间有多种见解。但是大多数人认，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。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。

如上文说述，在平流层内离地面20~30千米的地方是臭氧的集中层带，在这个臭氧层中存在着氧原子（O）、氧分子（O2）和臭氧（O3）的动态平衡。但是氮氧化物、氯、溴等活性物质及其他活性基团会破坏这个平衡，使其向着臭氧分解的方向转移。而CFCs物质的非同寻常的稳定性使其在大气同温层中很容易聚集起来，其影响将持续一个世纪或更长的时间。在强烈的紫外辐射作用下它们光解出氯原子和溴原子，成为破坏臭氧的催化剂（一个氯原子可以破坏10万个臭氧分子）。

空调、电冰箱用的制冷剂氯氟烃其商品名叫氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定，游荡 10 年左右的时间进入同温层，直至穿出臭氧层。穿出臭氧层后，在强烈紫外线的作用下，氯氟烃迅速分解，

产生氯原子，氯原子极为活泼，专门拆散臭氧分子，使臭氧层逐渐变薄，出现空洞。

人类已经把 1500 万吨以上的氯氟烃排放到大

气中。进入大气中的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用，大部分还在大气中游荡，因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃，臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的因素。

四、臭氧层的现象及发展

到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，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％。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。

由于臭氧有其特殊的性质，并易受各种因素的影响，所以臭氧层又是十分脆弱的。卫星观测资料表明，自２０世纪７０年代以来，全球臭氧总量明显减少，１９７９年～１９９０年，

全球臭氧总量大致下降了３％。南极附近臭氧量减少尤为严重，大约低于全球臭氧平均值３

０% ～４０% ，出现了“南极臭氧洞”。自１９８５年发现“臭氧洞”以来倒１９８７年它变得既宽又深，１９８８年虽然有所缓解，但１９８９年以后到９０年代的前几年里，每年南半球春季都出现很强的“臭氧洞”，１９９４年到１９９６年南极臭氧洞还在扩大。最近从安装在俄罗斯和美国卫星上的探测器发回的数据获悉，“南极臭氧洞”面积已达２４００平方千米，最薄处只有１００多布森单位（100dobson，相当于1毫米厚度）。以上情况表明，臭氧层这个地球生命的保护伞，正在遭到严重的破坏，研究其原因和机制并提出切实可行的保护措施，已成为全世界共同面临的重大问题。

中新网2002年9月19日电：据英国《独立报》18日报道说，澳大利亚科学家发现，南极上空臭氧层上的臭氧洞已开始萎缩，并将在2050年消失。报道说，据科学数据显示，大气层中破坏臭氧层的氯含量正在减少，因为自1987年的蒙特利尔环保协议之后，全球禁止在冰箱和空调中再使用氟氯碳化物(CFCs)。《独立报》说，

负责此项研究的是澳大利亚大气科学家弗雷泽。他认为，这是个大新闻，也正是人们等待的好消息。

中新网2003年8月1日电科学家表示，他们首次发现确切证据显示南极臭氧层正在恢

复到原来的健康状况。一个美国科学家小组发现，臭氧层受到破坏的速度正在出现显著下降。然而，科学家们也表示，臭氧层巨洞的完全弥合也至少需要50年的时间。这些研究结果是科学家们对过去20年来通过卫星和地面仪器收集的数据进行分析处理得出的。研究人员表示，1987年签署的首个全球环境保护条约《蒙特利尔议定书》是造成臭氧层逐渐弥合的原因之一。

新华网圣地亚哥2004年１１月１１日

电根据智利气象局９日的报告，自九月中旬以来，南极上空的臭氧层空洞面积已经减少了５０％，目前为１２００万平方公里。报告指出，当前臭氧层空洞的面积远远小于过去十年间１

０月底的平均值，与２００２年同期的观测结果相当。

世界气象组织于2005年9月16日发布消息说，南极洲上空的臭氧层空洞在今年9月中