臭氧层空洞(Ozone depletion)

1、 臭氧层空洞（Ozone depletion） 1什么是臭氧层？什么是臭氧层？2臭氧空洞的发现？臭氧空洞的发现？3臭氧空洞的出现的原因？臭氧空洞的出现的原因？5保护措施？保护措施？4臭氧空洞的危害？臭氧空洞的危害？什么是臭氧层？什么是臭氧层臭氧(O3):由三个氧原子组成的气体臭氧层存在于对流层上面的平流层中臭氧层象个大气泡环绕着地球 臭氧层对地球上生命的出现，发展以及维持地球上的生态平衡起着重要作用。臭氧层能够吸收99%以上的来自太阳的紫外辐射，从而使地球上的生物不会受到紫外线的伤害。臭氧层的形成氧分子吸收紫外线并分解形成氧原子；氧分子吸收紫外线并分解形成氧原子；氧原子与氧分子结合生成臭氧；氧

2、原子与氧分子结合生成臭氧；臭氧可吸收阳光而分解，也可与氧原子结臭氧可吸收阳光而分解，也可与氧原子结合变成氧分子合变成氧分子M为反应第三体，它们是氮气和氧气分子 O2 + Hv O+ O O2 + O+ M O3 + M O3 + Hv O2 + O O3 + O 2O2 上述生成和消除的过程同时存在，正常情况下它们处于动态平衡，因而臭氧浓度保持恒定。然而，由于人类活动的影响，水蒸气，氮氧化物，氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HOx，NOx和ClOx等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。这些活性基团在加速臭氧层破坏的过程中可以起到催化剂的作用。臭氧层的作用保护作

3、用保护作用 吸收吸收300nm以下的紫外以下的紫外线，主要是一部分中波线，主要是一部分中波UV-B（290320nm)和全部和全部短波短波UV-C(290nm)加热作用加热作用吸收紫外线转化为热能吸收紫外线转化为热能温室气体的作用温室气体的作用臭氧减少会产生地面气臭氧减少会产生地面气温下降的动力温下降的动力 将地球上臭氧压缩至将地球上臭氧压缩至1个大气个大气压，其厚度仅压，其厚度仅3mm臭氧空洞的出现？1985年，人们未预料到的事发生了，这一年，英国科学家年，人们未预料到的事发生了，这一年，英国科学家乔乔弗曼等人首次报道，弗曼等人首次报道，1980-1984年间，南极上空每年春年间，南极上空每

4、年春季（即季（即10月）臭氧含量与同年月）臭氧含量与同年3月相比大幅度下降，出现月相比大幅度下降，出现了臭氧洞。这对人类自身的生存构成了威胁，从而引起了了臭氧洞。这对人类自身的生存构成了威胁，从而引起了世界各国政府和人民大众的普遍关注，并构成了当今人类世界各国政府和人民大众的普遍关注，并构成了当今人类面临的重大环境问题之一。面临的重大环境问题之一。 南极臭氧空洞南极臭氧空洞是指在南极地区出现的臭氧总量低于全球平均值30-40%的闭合低值区（通常这个值为220多布森单位）。这个闭合低值区常被人们称作南极臭氧洞。 随后的几年里臭氧洞的面积不断扩大，洞内的臭氧含量不断降低。进入20世纪90年代以来，

5、南极臭氧洞继续发展，臭氧洞的最大面积已由80年代末的2000万平方公里左右扩展到目前的大约2900万平方公里。 1979-1992年南极上空臭氧月平均含量的变化年南极上空臭氧月平均含量的变化南极臭氧空洞的变化南极臭氧空洞的变化消耗臭氧层物质Ozone Depleting Substances什么是消耗臭氧层物质什么是消耗臭氧层物质? 消耗臭氧物质Ozone-depleting substances (ODS) 是破坏大气层中臭氧层的物质，主要是全氯氟烃（CFCs）、哈龙（Halon）、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等 它们破坏臭氧的能力称为“臭氧耗减潜能值” Ozone Depleting Pot

6、ential (ODP)消耗臭氧物质（消耗臭氧物质（ODS）及臭氧耗减）及臭氧耗减潜能值（潜能值（ODP）ODP 全氯氟烃全氯氟烃Chlorofluorocarbons (CFCs)0.6-1.0 哈龙哈龙 Halon3.0-10.0 四氯化碳四氯化碳Carbon tetrachloride (CTC) 1.1 甲基氯仿甲基氯仿Methyl chloroform (TCA) 0.1 含氢氯氟烃含氢氯氟烃Hydrofluorocarbons (HCFCs) 0.001-0.11 含氢溴氟烃含氢溴氟烃 Hydrobromofluorocarbons (HBFCs) 0.02-1.0 溴氯甲烷溴氯甲

7、烷Bromochloromethane 0.12 甲基溴甲基溴Methyl Bromide (MBr) 0.6臭氧层消耗的化学反应 平流层中NOx对臭氧层破坏的影响 平流层中HOx对臭氧层破坏的影响 平流层中ClOx对臭氧层破坏的影响平流层中NOx对臭氧层破坏的影响 平流层中NOx主要存在于25km以上的大气中，其体积分数约为10*10-9。在25km以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。 NO+O3 NO2+O2 NO2+O NO+O2 O3+O 2O2氯氟烃 南极臭氧洞的发现和观测，是臭氧层损耗现象最直观的证明，也是研究臭氧层损耗成因最重要的自然背景。 基于大量研究结果，科学

8、家们已基本上取得了共识，即认识到南极臭氧洞是人类活动造成的，是人类向大气中排放的氟氯烃化合物（CFCS）等导致了大气臭氧层的破坏 平流层中ClOx对臭氧层破坏的影响消耗臭氧层物质的来源？ODS的来源的来源制冷剂制冷剂: (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

9、业清洗等ODS（消耗臭氧物质）的来源（消耗臭氧物质）的来源气雾剂气雾剂: ( CFC-11, -12, -113, -114) 用于除臭剂、剃须液、香水、玻璃清洗剂、润滑油等消毒剂消毒剂: CFC-12 和乙撑氧的混合物用于医用杀菌灭火器灭火器: Halons &含氢溴氟烃含氢溴氟烃 熏蒸剂熏蒸剂: 甲基溴（Methyl Bromide）用于土壤杀虫和出入境检疫.原料原料: HCFC & Carbon Tetrachloride用作化学合成品的原料.ODS破坏臭氧层的机理破坏臭氧层的机理 清洗剂、油漆、灭火剂、气雾罐等直接喷射 制冷和空调系统维修时的泄漏 在检疫及土壤消毒时甲基溴的使用 废弃含

10、有ODS产品或设备如发泡剂和制冷剂的泄漏 制冷剂在循环过程中的泄漏 -一旦ODS释放到空气中，就会随着气流抵达平流层并长期存在（Cl的寿命有100年）ClCFClClCFC-11三氯氟甲烷三氯氟甲烷ClCFFClCFC-12二氯二氟甲烷二氯二氟甲烷一些一些 CFCsHCFFClHCFC-22二氟一氯甲烷二氟一氯甲烷HFFFCCClClHCFC-1231.1.1-三氟三氟-22-二氯乙烷二氯乙烷一些一些 HCFCs 人类所排放的人类所排放的氯氟烃氯氟烃主要在北半球，其中欧洲、俄主要在北半球，其中欧洲、俄罗斯、日本和北美洲约占总排放量的罗斯、日本和北美洲约占总排放量的90%。 携带北半球散发的携带

11、北半球散发的氯氟烃氯氟烃的大气环流，随赤道附近的大气环流，随赤道附近的热空气的热空气上升上升，分流向两极分流向两极，然后，然后冷却下沉冷却下沉，从低，从低空空回流回流到赤道附近的回归线。到赤道附近的回归线。 在南极黑暗酷冷的冬季，在南极黑暗酷冷的冬季，下沉的空气下沉的空气在南极洲的山在南极洲的山地受阻，地受阻，就地旋转就地旋转，吸入冷空气形成，吸入冷空气形成“极地风暴漩极地风暴漩涡涡”。 旋涡上升至臭氧层成为滞留的旋涡上升至臭氧层成为滞留的冰晶云冰晶云，冰晶云吸收，冰晶云吸收并积聚并积聚氯氟烃类物质氯氟烃类物质。 当南极的春季来临，冰晶融化，释放吸附的当南极的春季来临，冰晶融化，释放吸附的氯氟

12、烃氯氟烃类物质类物质。在紫外线的照射下，分解产生。在紫外线的照射下，分解产生氯原子氯原子，与，与臭氧反应，形成季节性的臭氧反应，形成季节性的“臭氧空洞臭氧空洞”。由由CFC12释放释放出的出的Cl自由基对自由基对臭氧的连续破坏臭氧的连续破坏紫外线将氧分子分解成两个单独的氧原子自由氧原子与氧分子结合形成臭氧分子CFC中释放出的Cl自由基与臭氧反应生成ClO和O2ClO（氯的氧化物）存在时间很短，它与自由氧原子结合释放出Cl原子和氧气，又可以接着破坏另外一个臭氧分子臭氧分子在紫外线的作用下自然分解，在没有人造化合物的情况下将与臭氧的形成过程保持平衡1.CFCs 被释放被释放2.CFCs 上升到臭氧

13、层上升到臭氧层3.紫外线分解紫外线分解CFCs产生产生Cl自由基自由基4.Cl自由基破坏臭氧自由基破坏臭氧5.破坏了臭氧层破坏了臭氧层导致更多紫外线辐射导致更多紫外线辐射6.更多紫外线引起更多皮肤癌更多紫外线引起更多皮肤癌土地沙漠化土地沙漠化臭氧层耗减对人类健康？ 对人类健康的影响对人类健康的影响 DNA改变，免疫机制减退改变，免疫机制减退 麻疹、水痘、细菌感染、真菌感染等麻疹、水痘、细菌感染、真菌感染等 皮肤癌皮肤癌基底细胞癌、基底细胞癌、 鳞状皮肤癌鳞状皮肤癌 恶性黑色素瘤恶性黑色素瘤 白内障白内障 1%臭氧层的减少，将增加臭氧层的减少，将增加11.5万白内障万白内障臭氧层耗减对环境的影响

14、臭氧层耗减对环境的影响 对陆生植物的影响对陆生植物的影响 减少产量减少产量-如豆类、瓜类、卷心菜类如豆类、瓜类、卷心菜类 改变遗传基因和再生能力改变遗传基因和再生能力 降低品质降低品质 对水生物的影响对水生物的影响 减少浮游生物减少浮游生物 影响海洋食物链影响海洋食物链 危害鱼、虾等动物的早期发育危害鱼、虾等动物的早期发育 对城市环境和建筑材料的影响对城市环境和建筑材料的影响 光学化学烟雾污染光学化学烟雾污染 聚合物材料老化聚合物材料老化臭氧空洞的危害保护措施？ 据科学家表示，臭氧破洞于据科学家表示，臭氧破洞于2003年九月年九月达到达到2900万平方公里的记录高点，使南万平方公里的记录高点，

15、使南美洲的南端曝露了出来。预期臭氧破洞美洲的南端曝露了出来。预期臭氧破洞每年都会出现。每年都会出现。 由于臭氧层耗损对人类生存、地球上的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，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。共同保护我们共有的臭氧层。 1995年年1月月23日，联合国大会通过决议，确定从日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的年开始，每年的9月月16日为日为“国际保护臭氧层国际保护臭氧层日日”。 联合国环境规划署自联合国环境规划署自1976年起陆续召开了各种年

16、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。尤其国际会议，通过了一系列保护臭氧层的决议。尤其在在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所谓的谓的“南极臭氧洞南极臭氧洞”问题之后，国际上保护臭氧层问题之后，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。以及保护人类子孙后代的呼声更加高涨。 1985年年3月，月，21个国家的政府代表个国家的政府代表在奥地利首都维也纳签署了在奥地利首都维也纳签署了关于保护关于保护臭氧层的维也纳公约臭氧层的维也纳公约，标志着保护臭，标志着保护臭氧层国际统一行动的开始。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，质的生产、使用实际国际控制，1987年年9月月16日，日，24个国家在加拿大蒙特利尔个国家在加拿大蒙特利尔市签署了市签署了关于消耗臭氧层物质的蒙特关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书利尔议定书。 根据根据议定书议定书的要求，发达国家已经于的要求，发达国家已经于1996年年1月月1日基本完成了主要臭氧层损耗物日基本完成了主要臭氧层损耗物质的淘汰。质的淘汰。 议定书议定书同时要求发展中国家于同时要求发展中国