臭氧層破壞論文

1、臭氧層破壞邵忠08英本3 08307613321摘要：臭氧層是地球的天然屏障，人類不能失去它。當(dāng)發(fā)現(xiàn)人工合成化學(xué)物質(zhì)氟氯碳和哈龍是破壞臭氧層的罪魁禍?zhǔn)缀?，人類開始節(jié)制自己的行為。關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書，便是國際上一個有力的約束性公約。在21世紀(jì)，人類仍然面臨著巨大的臭氧層空洞的威脅。南極的天破了！這聽起來近乎戲言的一句話，卻被科學(xué)家證實是真的。這一問題直接關(guān)系到生物圈的安危與人類的生存，需要全世界共同采取行動。關(guān)鍵詞：臭氧層、輻射、cfcs、氟氯烴、紫外線、合作 1、臭氧層的作用大氣臭氧層主要有三個作用。其一為保護作用，臭氧層能夠吸收太陽光中的波長306.3m以 下的紫外線，主要是

2、一部分uvb(波長290300m)和全部的uvc(波長290m，保護地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。只有長波紫外線uv-a和少量的中波紫外線uv-b能夠輻射到地面，長波紫外線對生物細胞的 傷害要比中波紫外線輕微得多。所以臭氧層猶如一件保護傘保護地球上的生物得以生存繁衍 。其二為加熱作用，臭氧吸收太陽光中的紫外線并將其轉(zhuǎn)換為熱能加熱大氣，由于這種作用 大氣溫度結(jié)構(gòu)在高度50km左右有一個峰，地球上空1550km存在著升溫層。正是由于存在著 臭氧才有平流層的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧氣，所以也就不存在平流層。 大氣的溫度結(jié)構(gòu)對于大氣的循環(huán)具有重要的影響，這一現(xiàn)象的起因也來自臭

3、氧的高度分布。其三為 溫室氣體的作用，在對流層上部和平流層底部，即在氣溫很低的這一高度，臭氧的作用同樣非常重要。如果這一高度的臭氧減少，則會產(chǎn)生使地面氣溫下降的動力。因此，臭氧的高度分布及變化是極其重要的。臭氧是無色氣體，有特殊臭味，因此而得名“臭氧”。由太陽飛出的帶電粒子進入大氣層，使氧分子裂變成氧原子，而部分氧原子與氧分子重新結(jié)合成臭氧分子。距地面1550千米高度的大氣平流層，集中了地球上約90的臭氧，這就是“臭氧層”。地球上的一切生物離開太陽光就沒有生命。太陽光是由可見光、紫外線、紅外線三部分組成。進入大氣層的太陽光（包括紫外線）有55可穿過大氣層照射到大地與海洋，其中40為可見光，它是

4、綠色植物光合作用的動力；5是波長100400納米的紫外線，而紫外線又分為長波、中波、短波紫外線，長波紫外線能夠殺菌。但是波長為200315納米的中短波紫外線對人體和生物有害。當(dāng)它穿過平流層時，絕大部分被臭氧層吸收。因此，臭氧層就成為地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭強烈的紫外線傷害。然而，近10多年來，地球上的臭氧層正在遭到破壞。2、臭氧層變化與臭氧洞臭氧（o3）是氧的同素異形體，在大氣中含量很少，但其濃度變化都會對人類健康和氣候帶來很大的影響。 臭氧存在于地面以上至少10km高度的地球大氣層中，其濃度隨海拔高度而異。 平流層中的臭氧吸收掉太陽放射出的大量對人類、動物及植物有害波長的紫外線輻

5、射（240329納米，稱為uv-b波長），為地球提供了一個防止紫外輻射有害效應(yīng)的屏障。但另一方面，臭氧遍布整個對流層，卻起著溫室氣體的不利作用。 在平流層中臭氧耗損，主要是通過動態(tài)遷移到對流層，在那里得到大部分具有活性催化作用的基質(zhì)和載體分子，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被消耗掉。臭氧主要是與hox、nox、clox和brox中含有的活潑自由基發(fā)生同族氣相反應(yīng)。 1985年，英國科學(xué)家法爾曼(farmen)等人首先提出，“南極臭氧洞”的問題。他們根據(jù)南極哈雷灣觀測站(halley bay)的觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)從1957年以來，每年早春(南極10月份)南極臭氧濃度都會發(fā)生大規(guī)模的耗損，極地上空臭氧層的中心地帶

6、，臭氧層濃度已極其稀薄，與周圍相比像是形成了一個“洞”，直徑達上千公里,“臭氧洞”就是因此而得名的。這一發(fā)現(xiàn)得到了許多其他國家的南極科學(xué)站觀測結(jié)果的證實。衛(wèi)星觀測結(jié)果表明，臭氧洞在不斷擴大，至1998年臭氧洞的覆蓋面積已相當(dāng)于三個澳大利亞。而且，南極臭氧洞持續(xù)的時間也在加長。這一切跡象表明，南極臭氧洞的損耗狀況仍在惡化之中。臭氧層的損耗不只發(fā)生在南極，在北極上空和其它中緯度地區(qū)也都出現(xiàn)了不同程度的臭氧層損耗現(xiàn)象。只是與南極的臭氧破壞相比,北極的臭氧損耗程度要輕得多,而且持續(xù)時間相對較短。我國的科學(xué)工作者（中國氣象科學(xué)院的周秀驥）也報道了在我國的青藏高原存在一個臭氧低值中心。中心出現(xiàn)于每年6月,

7、中心區(qū)臭氧總濃度年遞減率達0.345%,這在北半球是非常異常的現(xiàn)象。 3、臭氧層破壞的原因 1.對于臭氧層破壞的原因，科學(xué)家們有多種見解。有的認(rèn)為，這可能跟亞馬遜河地區(qū)不斷出現(xiàn)的森林火災(zāi)有關(guān)；有的認(rèn)為，臭氧洞之所以出現(xiàn)在兩極，是極地低溫造成的，美國肯塔基大學(xué)的一個科學(xué)小組則認(rèn)為，臭氧水平可能是隨著太陽黑子活動的自然周期而變化的。但是，多數(shù)科學(xué)家則認(rèn)為，人類過多使用氟氯烴（cfcs）類物質(zhì)是臭氧層破壞的一個主要原因。 cfcs的形式?jīng)Q定了它們對臭氧層的危害程度。含h的cfcs比不含h的降解得快，對平流層臭氧威脅較小，而像c2h4f2(cfc152a)類不含氯溴的cfcs則對平流層臭氧威脅更小，甚

8、至不構(gòu)成威脅。 brox和clox破壞臭氧的機理：能產(chǎn)生這兩種自由基的化合物，主要是氟利昂和哈龍。氟利昂是含氟、氯飽和烴的總稱。氟利昂應(yīng)用廣泛，主要用于制冷劑、氣霧劑、發(fā)泡劑和清潔劑等。破壞臭氧的機理主要是氟利昂進入平流層后，在紫外照射下分解出cl原子基，cl再與o3發(fā)生鏈反應(yīng)。 哈龍是一類含溴鹵代甲、乙烷的商品名，主要用作滅火劑，破壞臭氧的機理與氟利昂相似，研究表明，進入平流層的哈龍比氟利昂更危險。華夏經(jīng)緯網(wǎng)5月8日訊：據(jù)臺灣媒體報道，臺灣“中央研究院”今天發(fā)表重要成果，以精密分子束技術(shù)測量過氧化氯分子在陽光波長下的分解速率，證實氟氯碳化合物為臭氧層破壞主因，一舉平息國際學(xué)術(shù)重大爭議，登上“

9、科學(xué)”期刊。 2.據(jù)報道，“中研院”上午召開學(xué)術(shù)成果記者會，“中研院原子與分子科學(xué)研究所”與臺“交通大學(xué)”應(yīng)用化學(xué)系合聘的副研究員林志民率領(lǐng)的研究團隊，發(fā)表了有關(guān)臭氧層破壞的突破性論文。林志民表示，人類使用冷媒等物質(zhì)所排放的氟氯碳化合物進入大氣后，會分解產(chǎn)生氯原子，氯原子會快速地摧毀臭氧，而形成氧氣及氧化氯。在臭氧層中，兩個氧化氯易結(jié)合形成過氧化氯。而過氧化氯分子會吸收陽光而分解，并再次產(chǎn)生氯原子。因此，只要有足夠陽光，少量的氯原子就能破壞千百倍以上的臭氧分子。在這個過程中，過氧化氯分子的吸收截面積是關(guān)鍵，愈大的吸收截面積，代表光愈容易被吸收，氯原子產(chǎn)生的速率也愈快，結(jié)果會破壞愈多的臭氧。林志

10、民指出，2007年美國噴射推進實驗室波普博士（dr. f. d. pope）等人所發(fā)表的過氧化氯分子吸收截面積，比先前學(xué)界接受的值小了近10倍，引起學(xué)術(shù)界的震撼。但林志民表示，實驗室利用質(zhì)譜偵測器量測分子束中過氧化氯分子的數(shù)量。論文數(shù)據(jù)顯示，過氧化氯分子吸收截面積不僅遠大于2007年波普等人的結(jié)果，而且比學(xué)界在2006年的評估認(rèn)定值大。如果將數(shù)據(jù)帶入現(xiàn)有的大氣化學(xué)模型中，就可妥善解釋臭氧洞的形成及大氣中各相關(guān)物質(zhì)如氧化氯與過氧化氯實測的濃度?！爸醒性骸北硎荆撐脑俅巫C實人類活動所排放的氟氯碳化合物為臭氧層破壞的主因，而且過氧化氯分子破壞臭氧的效率較以往認(rèn)知的更快。 4、臭氧層破壞的影響1.對人

11、類健康的影響。紫外線對促進在皮膚上合成維生素d，對骨組織的生成、保護均起有益作用。但紫外線（=200400nm）中的紫外線b（=280320nm）過量照射可以引起皮膚癌和免疫系統(tǒng)及白內(nèi)障等眼的疾病。據(jù)估計平流層o3減少1（即紫外線b增加2），皮膚癌的發(fā)病率將增加46。按現(xiàn)在全世界每年大約有10萬人死于皮膚癌計，死于皮膚癌的人每年大約要增加5千人。在長期受太陽照射地區(qū)的淺色皮膚人群中，50以上的皮膚病是陽光誘發(fā)的，即膚色淺的人比其他種族的人更容易患各種由陽光誘發(fā)的皮膚癌。此外，紫外線還會使皮膚過早老化。 2.對植物的影響。近10多年來，科學(xué)家對200多個品種的植物進行了增加紫外線照射的實驗，發(fā)現(xiàn)

12、其中三分之二的植物顯示出敏感性。試驗中有90的植物是農(nóng)作物品種，其中豌豆、大豆等豆類，南瓜等瓜類，西紅柿以及白菜科等農(nóng)作物對紫外線特別敏感（花生和小麥等植物有較好的抵御能力）。一般說來，秧苗比有營養(yǎng)機能的組織（如葉片）更敏感。紫外輻射會使植物葉片變小，因而減少捕獲陽光進行光合作用的有效面積，生成率下降。對大豆的初步研究表明，紫外輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害，產(chǎn)量降低。同時紫外線b可改變某些植物的再生能力及收獲產(chǎn)物的質(zhì)量，這種變化的長期生物學(xué)意義（尤其是遺傳基因的變化）是相當(dāng)深遠的。 3.對水生系統(tǒng)的影響。紫外線b的增加，對水生系統(tǒng)也有潛在的危險。水生植物大多貼近水面生長，這些處于海洋生態(tài)

13、食物鏈最底部的小型浮游植物的光合作用最容易被削弱（約60），從而危及整個生態(tài)系統(tǒng)。增強的紫外線b還可通過消滅水中微生物而導(dǎo)致淡水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，并因此而減弱了水體的自然凈化作用。增強的紫外線b還可殺死幼魚、小蝦和蟹。研究表明，在o3量減少9的情況下，約有8的幼魚死亡。 4.對其他方面的影響。過多的紫外線會加速塑料老化，增加城市光化學(xué)煙霧。另外，氟利昂、ch4、n2o等引起臭氧層破壞的痕量氣體的增加，也會引起溫室效應(yīng)。 5、保護臭氧層的對策 我們已經(jīng)知道，氟氯烴類物質(zhì)造成臭氧層的破壞最大，因此，了解其使用與排放情況，找到解決問題的對策，達成國際協(xié)議的基礎(chǔ)，盡快停止使用cfcs。 cfcs主要用

14、于氣溶膠噴霧劑，如制冷劑、發(fā)泡劑和溶劑等。當(dāng)今世界上，從冷凍機、冰箱、汽車到硬質(zhì)薄膜、軟墊家具，以及從計算機芯片到滅火器，都離不開cfcs。cfcs的產(chǎn)量在世界各地極不相同，主要使用量集中在美國及西方工業(yè)化國家。 1. 逐步禁止生產(chǎn)和使用破壞臭氧層的物質(zhì)，從而保護臭氧層免遭破壞。既然破壞臭氧層的物質(zhì)均為人造化學(xué)品，那么完全禁止生產(chǎn)和應(yīng)用這些物質(zhì)是可能的，但是，由于氟里昂在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要地位,立即禁止生產(chǎn)和使用是有難度的，因此，國際上采用的辦法是逐步禁止生產(chǎn)和使用這些破壞臭氧層的物質(zhì)。 因此有了著名的保護臭氧層維也納公約和關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書及蒙特利爾議定書(修正案)。我國也在

15、1989年9月加入維也納公約。 2.全球合作 為了使發(fā)展中國家的締約國能夠?qū)嵤┛刂拼胧?，締約國應(yīng)盡力向發(fā)展中國家提供情報及培訓(xùn)機會，并尋求發(fā)展適當(dāng)資金機制，促進以最低價格向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)讓技術(shù)和替換設(shè)備。 3. 研究開發(fā)破壞臭氧層物質(zhì)的替代物。由于破壞臭氧層的物質(zhì)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有相當(dāng)重要的地位，限用和禁用上述物質(zhì)就必須研究開發(fā)相應(yīng)的替代物。因為破壞臭氧層的物質(zhì)主要為氟里昂，所以，尋找氟里昂的替代物是研究的重點?，F(xiàn)在比較常用的有：氫氟烴hfc，氫氟烴中不含氯，不破壞臭氧層，在大氣中的降解產(chǎn)物毒性較低，是較理想的替代物。但溫室效應(yīng)較重，而且有些替代品有生產(chǎn)成本高,熱交換性能差、易燃的缺點等。氫氯氟

16、烴hclf，氫氯氟烴的臭氧層破壞系數(shù)低，亦可作為氟里昂的過渡替代物，可用作聚氨酯和絕緣材料的發(fā)泡劑。其它替代物，有氟碘烴fi，其中的ci鍵很容易吸收紫外線發(fā)生斷裂,不會滯留在大氣層，是很有發(fā)展前途的氟里昂替代物。氟代乙醇、氟代醚、二甲醚、氨、飽和烴作為氟里昂的替代物均有研究和應(yīng)用。氦、空氣、水、二氧化碳及氮等許多天然物質(zhì)在低溫和制冷行業(yè)早有應(yīng)用，應(yīng)該也是比較理想的替代物。 我國上海、青島已開發(fā)出無氟冰箱。日本通產(chǎn)省技術(shù)研究院現(xiàn)已開發(fā)出新一代氟里昂,其分子式為c4h5f7o或c3h3f5o，它既不破壞臭氧層,也不產(chǎn)生溫室效應(yīng)。參考文獻1. 林志民.臺“中研院”發(fā)表重大成果 厘清臭氧層破壞原因eb/ol2. 肖祥云.“臭氧空洞”人類生存環(huán)境的威脅n.