环境学 臭 氧 层 的 形 成.ppt

1、十、臭 氧 层 的 形 成 与 耗 损,1. 臭氧层概况 2.破坏臭氧层的物质及其作用机制 3.保护臭氧层的对策,十、臭 氧 层 的 形 成 与 耗 损, 臭氧层的形成 O2+hO +O O +O2+MO3+M O3+hO +O2,在无其它干扰因素时，臭氧维持着生成与分解的平衡，使大气中臭氧浓度保持在一定的范围之内。, 臭氧层的作用及被破坏的后果 臭氧层能吸收 90 %以上的对生物有害的太阳紫外线 UV- C(100 295nm)和 UV- B(295320 nm),而对生物无害的太阳紫外线 UV- A(320 400 nm)却可全部通过。,1. 臭氧层概况,Chapman机制,臭氧层的破坏会

2、增加有害紫外线 UV- B到达地球表面的量，UV- B主要损害生物的 DNA。据预测，臭氧层每减少 1 0 %，则到达地面的紫外线增加 2 0 %。这将导致皮肤癌的发病率增加 2 6%，白内障患者增加 0 . 6%。 UV- B影响人体免疫系统，使包括艾滋病在内的多种病毒的活力增强 ；影响植物的光合作用，造成农作物减产 ；破坏浮游生物的繁殖和生长，减少水产资源 ；加速橡胶、塑料等材料的老化。,十、臭 氧 层 的 形 成 与 耗 损,什么是臭氧层空洞？,臭氧层空洞的发展趋势,1985年，英国科学家首先发现南极臭氧层已出现了空洞。此外，北极、青藏高原也出现了臭氧层空洞，欧洲和其它中高纬度地区的臭氧

3、层均受到了不同程度的破坏。,为什么臭氧层空洞在南极形成？,在每年的10月份左右(南极的春季)，在南极地区臭氧含量会突然减少30%40%，形成“臭氧洞”可持续数月之久。,多布森单位（Dobson Unit ）：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,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,人类认识到的直接破坏臭氧层的基团主要有 4种类型 : (1 )可产生自由基 Cl Ox (如 Cl，Cl O )的物质。 (2 )可产生自由基 Br Ox (如 Br，Br O )的物质。 (3)氮氧化物 NOx(如 NO,NO2 )及可生成氮氧化物的物质。 (4)可产生自由基 HOx (如 H，HO，HO

4、2 )的物质。,2.破坏臭氧层的物质及作用机制, 氟里昂 氟利昂(Freon)氯氟烃代甲烷的商品名，英文代号为CFC。氟利昂代表一类化合物，是一类含氟、氯饱和烃类的总称，即氟氯代甲烷、乙烷和丙烷的总称。 由于稳定、价廉、不燃而广泛用做制冷剂、气雾剂、发泡剂、清洗剂等。氟利昂化学性质稳定，可在环境中长期存在 。,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,通式为 CnH2n+2-x-yFxCly (x+y2n+2) 学术代号为 CFC-(n-1) (nH+1)x 商品代号为 F (n-1) (nH+1)x 第一位：碳原子数n-1，甲烷衍生物则n-1=0，不表示 第二位：氢原子数nH+1 第三位：表示氟原子，

5、氯原子数要根据分子式的化学价来推算。 例如，CFC-11，第一位数=0，则分子式只有1 个碳原子；第二位数=1，则氢原子数nH+1=1，故nH=0，即无氢原子；第三位=1，即F=1。至于氯原子数要根据分子式推算，因为C=1，F=1，所以必有Cl=3，结果CFC-11的分子式为CFCl3。,CFC-113 分子式应为C2F3Cl3.,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,1974年，Rowland和 Molina首次提出氟里昂对大气臭氧层有严重的破坏作用，后为许多科学家的研究所证实。,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,哈隆 哈龙(halon)含溴的氯氟烃类的总称。其化学式按碳、氟、氯、溴的原子个数顺序组

6、成四位数，如二氟一氯一溴甲烷(halon-1211,CF2ClBr)。 哈隆是一类含溴卤代甲、乙烷的商品名，主要用作灭火剂。,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,其破坏臭氧层的机制与氟里昂类似 RBr + hR +Br Br +O3O2 +Br O Br O +O Br +O2 Br +3 Br +2 Br + Br +2,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,国际上用消耗臭氧潜能值 (ODP)来表示消耗臭氧层物质的危害性，以常见的氟利昂-11定为1.0，则哈龙-1211为3.0，哈龙-1301高达10.0。 研究结果表明，进入大气平流层后，哈隆比氟里昂更危险，因为哈隆消耗臭氧潜能值 (ODP)远远大于

7、氟里昂。一个氯原子可破坏10万个臭氧分子，而溴原子破坏臭氧的速度较氯原子快60倍。,2.破坏臭氧层的物质及作用机制,其它卤代烷烃 氯仿 (CCl4)、甲基氯仿 (CH3 CCl3 )和甲基溴 (CH3 Br)等在工农业生产中应用的其它氯代烷烃一旦进入大气平流层，会同样分解破坏臭氧。,3保护臭氧层的对策,逐步禁止生产和使用破坏臭氧层的物质 (ODS) 维也纳公约 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 我国 1989年 9月加入维也纳公约。1993 年 1月，编制了中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案，对我国目前生产和使用的 3种 CFC(11、12、113)，2种哈隆 (1211、1301 )，CC

8、l4和 CH3 CCl提出了禁用或限用时间表。,1990、1996和2002年氯氟化碳的消费量,中国近年消耗臭氧层物质生产量 (吨),3保护臭氧层的对策,研究开发破坏臭氧层物质的替代物 氢氟烃 氢氟烃中不含氯，其 ODP值几乎为零，在大气中的降解产物毒性较低，是较理想的替代物。 氢氯氟烃 氢氯氟烃具有较小的 ODP值，亦可作为氟里昂的过渡替代物。 其它替代物 氟碘烃，其 ODP值几乎为零 。 天然物质代替氟里昂。,相关网站资料,1. 每日的有害紫外线预测http//products/forecasts/你可以在国家天气预报服务站，找到每日的紫外线放射量地图/iwin/iwdspg1.html 2. 进一步了解南极的臭氧层空洞的讯息，请参考/docs/ozone/science/hole/holehome.html 3. 环境保护署的臭氧层空洞站htt