臭氧層空洞的成因

臭氧層空洞200810701135梁姍姍1、 大氣臭氧層的作用臭氧層中的臭氧是在離地面較高的大氣層中自然形成的，其形成機(jī)理是：O2+hv O+O（高層大氣中的氧氣受波長(zhǎng)短于242nm的紫外線照射變成游離的氧原子）；O2+O=03（有些游離的氧原子又與氧氣結(jié)合就生成了臭氧，大氣中90%的臭氧是以這種方式形成的）；O3是不穩(wěn)定分子，來自太陽的短于1140nm射線照射又使O3分解，產(chǎn)生O2分子和游離O原子，因此大氣中臭氧的濃度取決于其生成與分解速度的動(dòng)態(tài)平衡。太陽是一個(gè)巨大的熱體，表面溫度高達(dá)6000r，是地球取之不盡的能量來源。但太陽輻射的紫外光中有一部分能量極高，如果到達(dá)地球表面，就可能對(duì)地球生物的生存造成無法挽回的影響然而，自然的力量改變了這一過程，地球的大氣層就像一個(gè)過濾器，一把保護(hù)傘，將太陽輻射中的有害部分阻擋在大氣層之外，使地球成為人類可愛的家園。而完成這一工作的，就是今天已經(jīng)婦孺皆知的“臭氧層”。臭氧是地球大氣層中的一種藍(lán)色、有刺激性的微量氣體，是平流層大氣最關(guān)鍵的組成組分。大氣中90%的臭氧集中在距地球表面10—50Km的高度范圍內(nèi)，分布厚度約為10?15Km，其平均密度約為9x10-8g.L-1。盡管臭氧層在地球表面并不太厚，臭氧在大氣層中只占百萬分之幾，若在氣溫0°C時(shí)，將地表大氣中的臭氧全部壓縮到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，臭氧層的總厚度才不過3mm，總質(zhì)量不過30億t左右。就是這樣的一個(gè)臭氧層，卻吸收了來自太陽99%的高強(qiáng)度紫外輻射，保護(hù)了人類和生物免遭紫外輻射的傷害。可以毫不夸在地說，地球上的一切生命就像離不開水和氧氣一樣離不開大氣臭氧層，大氣臭氧是地球上一切生靈的保護(hù)傘。2、 臭氧空洞的成因臭氧層損耗是臭氧空洞的真正成因，那么，臭氧層是如何耗損的呢？人類活動(dòng)排入大氣中的一些物質(zhì)進(jìn)入平流層與那里的臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)導(dǎo)致臭氧耗損，使臭氧濃度減少。人為消耗臭氧層的物質(zhì)主要是：廣泛用于冰箱和空調(diào)制冷、泡沫塑料發(fā)泡、電子器件清洗的氯氟烷烴（CFxCl4-x，又稱Freon），以及用于特殊場(chǎng)合滅火的漠氟烷烴（CFXBr4-x，又稱Halons哈龍）等化學(xué)物質(zhì)。消耗臭氧層的物質(zhì)，在大氣的對(duì)流層中是非常穩(wěn)定的，可以停留很長(zhǎng)時(shí)間，如CF2C12在對(duì)流層中壽命長(zhǎng)達(dá)120年左右。因此，這類物質(zhì)可以擴(kuò)散到大氣的各個(gè)部位，但是到了平流層后，就會(huì)在太陽的紫外輻射下發(fā)生光化反應(yīng)，釋放出活性很強(qiáng)的游離氯原子或漠原子，參與導(dǎo)致臭氧損耗的一系列化學(xué)反應(yīng)：CFxCl4-x+hv—CFxCl3-x+-Cl?C1+O3—C1O+O2?C1O+O—O2+-Cl這樣的反應(yīng)循環(huán)不斷，每個(gè)游離氯原子或漠原子可以破壞大約10萬個(gè)O3分子，這就是氯氟烷烴或漠氟烷烴破壞臭氧層的原因。國際組織《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》規(guī)定了15種氯氟烷烴、3種哈龍、40種含氫氯氟烷烴、34種含氫漠氟烷烴、四氯化碳（CCl4）、甲基氯仿（CH3CCl3）和甲基漠（CH3Br）為控制使用的消耗臭氧層物質(zhì)，也稱受控物質(zhì)。其中含氫氯氟烷烴（如,HCFCl2）類物質(zhì)是氯氟烷烴的一種過渡性替代品，因其含有H，使得它在底層大氣易于分解，對(duì)O3層的破壞能力低于氯氟烷烴，但長(zhǎng)期和大量使用對(duì)O3層危害也很大。在工程和生產(chǎn)中作為溶劑的四氯化碳（CCl4）和甲基氯仿（CH3CCl3），同樣具有很大的破壞臭氧層的潛值，所以也被列為受控物質(zhì)。漠氟烷烴主要是哈龍：哈龍1211(CF2BrCl)、哈龍1310(CF3Br)、哈龍2420(C2F4Br2),這些物質(zhì)一般用作特殊場(chǎng)合的滅火劑。此類物質(zhì)對(duì)臭氧層最具破壞性，比氯氟烷烴高3?10倍，1994年發(fā)達(dá)國家已經(jīng)停止這3種哈龍的生產(chǎn)。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，核爆炸、航空器發(fā)射、超音速飛機(jī)將大量的氮氧化物注入平流層中，也會(huì)使臭氧濃度下降。NO對(duì)臭氧層破壞作用的機(jī)理為：O3+NO—O2+NO2，O+NO2—O2+NO,總反應(yīng)式為：O+O3—2O2。3、 臭氧空洞的危害臭氧層中的臭氧能吸收200?300nm的陽光紫外線輻射，因此臭氧空洞可使陽光中紫外輻射到地球表面的量大大增加，從而產(chǎn)生一系列嚴(yán)重的危害。陽光紫外線輻射能量很高的部分稱EUV，在平流層以上就被大氣中的原子和分子所吸收，從EUV到波長(zhǎng)等于290nm之間的稱為UV-C段，能被臭氧層中的臭氧分子全部吸收，波長(zhǎng)等于290?320nm的輻射段稱為紫外線B段(即B類紫外線)，也有90%能被臭氧分子吸收，從而可以大大減弱到達(dá)地面的強(qiáng)度。如果臭氧層的臭氧含量減少，則地面受到紫外線B的輻射量增大。B類紫外線灼傷稱為B類灼傷，這是紫外輻射最明顯的影響之一，學(xué)名為紅斑病。B類紫外線也能損耗皮膚細(xì)胞中遺傳物質(zhì)，導(dǎo)致皮膚癌。B類輻射增加還可對(duì)眼睛造成損壞，導(dǎo)致白內(nèi)障發(fā)病率增加。B類紫外線輻射也會(huì)抑制人類和動(dòng)物的免疫力。因此B類紫外線輻射的增加，可以降低人類對(duì)一些疾病包括癌癥、過敏癥和一些傳染病的抵抗力。B類輻射的增加，會(huì)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和作物造成直接或間接的影響。例如B類紫外輻射對(duì)20米深度以內(nèi)的海洋生物造成危害，會(huì)使浮游生物、幼魚、幼蟹、蝦和貝類大量死亡，會(huì)造成某些生物減少或滅絕，由于海洋中的任何生物都是海洋食物鏈中重要的組成部分，因此某些種類的減少或滅絕，會(huì)引起海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞。B類輻射的增加也會(huì)損害浮游植物，由于浮游植物可吸收大量二氧化碳，其產(chǎn)量減少，使得大氣中存留更多的二氧化碳，使溫室效應(yīng)加劇。B類輻射還將引起用于建筑物、繪畫、包裝的聚合材料的老化，使其變硬變脆，縮短使用壽命等等。另外，臭氧層臭氧濃度降低紫外輻射增強(qiáng)，反而會(huì)使近地面對(duì)流層中的臭氧濃度增加，尤其是在人口和機(jī)動(dòng)車量最密集的城市中心，使光化學(xué)煙霧污染的機(jī)率增加。有人甚至認(rèn)為，當(dāng)臭氧層中的臭氧量減少到正常量的1/5時(shí)，將是地球生物死亡的臨界點(diǎn)。這一論點(diǎn)雖尚未經(jīng)科學(xué)研究所證實(shí)，但至少也表明了情況的嚴(yán)重性和緊急性。4、 修補(bǔ)臭氧層的措施氟利昂是杜邦公司30年代開發(fā)的一個(gè)引為驕傲的產(chǎn)品，被廣泛用于制冷劑、溶劑、塑料發(fā)泡劑、氣溶膠噴霧劑及電子清洗劑等，哈龍?jiān)谙佬袠I(yè)發(fā)揮著重要作用。當(dāng)科學(xué)家研究令人信服地揭示出人類活動(dòng)已經(jīng)造成臭氧層嚴(yán)重?fù)p耗的時(shí)候，“補(bǔ)天”行動(dòng)非常迅速。實(shí)際上.現(xiàn)代社會(huì)很少有一個(gè)科學(xué)問題像“大氣臭氧層”這樣從激烈的反對(duì)、不理解，迅速發(fā)展到全人類采取一致行動(dòng)來加以保護(hù)。1985年，也就是Monlina和Rowland提出氯原子臭氧層損耗機(jī)制后11年，同時(shí)也是南極臭氧洞發(fā)現(xiàn)的當(dāng)年，由聯(lián)合國環(huán)境署發(fā)起21個(gè)國家的政府代表簽署了《保護(hù)臭氧層維也納公約》，首次在全球建立了共同控制臭氧層破壞的一系列原則方針。1987年9月，36個(gè)國家和10個(gè)國際組織的140名代表和觀察員在加拿大蒙特利爾集會(huì)，通過了大氣臭氧層保護(hù)的重要?dú)v史性文件《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》。在該議定書中，規(guī)定了保護(hù)臭氧層的受控物質(zhì)種類和淘汰時(shí)間表，要求到2000年全球的氟利昂消減一半，并制定了針對(duì)氟利昂類物質(zhì)生產(chǎn)、消耗、進(jìn)口及出口等的控制措施。由于進(jìn)一步的科學(xué)研究顯示大氣臭氧層損耗的狀況更加嚴(yán)峻，1990年通過《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》倫敦修正案，1992年通過了哥本哈根修正案，其中受控物質(zhì)的種類再次擴(kuò)充，完全淘汰的日程也一次次提前，締約國家和地區(qū)也在增加。到目前為止，締約方已達(dá)165個(gè)之多，反映了世界各國政府對(duì)保護(hù)臭氧層工作的重視和責(zé)任。不僅如此，聯(lián)合國環(huán)境署還規(guī)定從1995年起，每年的9月16日為“國際保護(hù)臭氧層日”，以增加世界人民保護(hù)臭氧層的意識(shí)，提高參與保護(hù)臭氧層行動(dòng)的積極性。我國政府和科學(xué)家們非常關(guān)心保護(hù)大氣臭氧層這一全球性的重大環(huán)境問題。我國早于1989年就加入了《保護(hù)臭氧層維也納公約》，先后積極派團(tuán)參與了歷次的《保護(hù)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》締約國會(huì)議，并于1991年加入了修正后的《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》。我國還成立了保護(hù)臭氧層領(lǐng)導(dǎo)小組，開始編制并完成了《中國消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國家方案》。根據(jù)這一方案，我國已于1999年7月1日凍結(jié)了氟利昂的生產(chǎn)，并將于2010年前全部停止生產(chǎn)和使用所有消耗臭氧層物質(zhì)。5、我的看法如今，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了臭氧空洞所帶來的危害。所以修復(fù)臭氧層空洞是刻不容緩的，那么如何做？怎么做？成為