臭氧层空洞损耗

臭氧层空洞研究进展与保护对策随着工农业技术的迅猛发展,人类赖以生存的环境正受到前所未有的破坏和污染。

近三十年来,人们逐步认识到平流层大气中的臭氧正在遭到越来越严重的破坏。

由于臭氧层破坏已经成为当今危害人类生存环境的全球性问题之一,引起了各界人士的密切关注。

各国政府及科学家们正不断地研究探索保护臭氧层的方法。

1895年10月,英像科学家发现南极洲上空出现一个巨大的“空洞”。

1988年科科学家们确认这个“空洞”是由于各种氟氯烃化合物排放积聚所致。

在北半球也发现臭氧含量降低了3%左右。

臭氧层耗减速度如此之快,将给人类带来具大的灾难。

一、臭氧与臭氧层臭氧（O3）是氧气（O2）的一种同素异形体,存在于地球大气的对流层和平流层中【1】。

对流层中的臭氧对人类和生物环境都是有害的,但其含量甚微。

90%的臭氧集中在平流层里,形成了一道天然的屏障,有效地吸收了对生态系统有害的紫外线,从而保护了地球上的生命。

由于平流层中含有绝大多数的臭氧并且这些臭氧发挥着巨大的作用,因而平流层又被称为臭氧层【2】1.臭氧的成分臭氧层主要由臭氧构成,臭氧由三个氧原子构成。

臭氧的分子式为O3,是构成地球大气若干种气体中的一种有臭味、常温下为浅蓝色的气体,也是一种难溶于水的强氧化剂,现代生活中常用于消毒、洗涤等。

臭氧是构成地球大气层数十种气体中的一种微量气体,总含量还不到地球大气分子数的百万分之一。

2.臭氧的作用虽然紫外辐射只占太阳总发射能量的5%左右,但是它对生态系统具有很强的危害性。

而且能量越高,危害越大。

臭氧层对紫外线有着极强的吸收作用,能够吸收99%的高强度紫外线,从而阻挡了紫外线伤害人类及生存环境。

因而,臭氧的存在对于地球上生物是至关重要的。

有人形象地把臭氧层比喻为地球的保护伞。

二、臭氧层的破坏美、日、英、俄等国家科学家联合观察发现,在北极上空臭氧层已形成面积约为南极臭氧空洞三分之一的北极臭氧空洞。

中国大气物理及气象学家观测也发现,在我国青藏高原上空的臭氧正以每十年 2.7%的速度减少,已经成为大气中第三个臭氧空洞。

破坏资源的例子破坏资源的例子一：臭氧层破坏和损耗自1985年南极上空出现臭氧层空洞以来，地球上空臭氧层被损耗的现象一直有增无减。

到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里。

现在在美国、加拿大、西欧、前苏联、中国、日本等国的上空，臭氧层都开始变保在对消耗臭氧层物质（ODS）实行控制之前（1996年以前），全世界向大气排放的ODS已达到了2000万吨。

由于ODS相当稳定，可以存在50-100年，所以被排放的大部分ODS 目前仍留在大气层中。

在它们陆续升向平流层时，就会与那里的臭氧层发生反应，分解臭氧分子。

因此，即使全世界完全停止排放ODS，也要再过20年，人类才能看到臭氧层恢复的迹象。

破坏资源的例子二：黄河断流黄河是中华民族的摇篮，滚滚的黄河水哺育了中华民族，孕育了华夏文明，被称为炎黄子孙的母亲河。

可是古人笔下“黄河之水天上来，奔流到海不复回”的景象，现在每年都有一段时间看不到了。

从1972年到1997年的26年中，黄河下游有20年出现断流，其中1991年到1997年的7年中有6年断流，而且断流的时间越来越长。

有关专家估计，按目前的状况发展下去，2000年以后黄河下游将会年年断流，至少10年中要断流八九次。

万里黄河为什么会断流呢？黄河断流，主要是人类活动造成的。

黄河流域生态环境的破坏，水资源的不合理开发利用，是造成黄河断流的主要原因。

黄河流域在历史上曾是林草茂密的地区。

但千百年来人类的活动，破坏了自然生态，森林遭砍伐，草地被开垦，到处是荒山秃岭，水土大量流失，蓄水保水能力大大降低。

雨季洪水汛猛下泄，旱季土干泉竭。

破坏资源的例子三：白色污染纸张的发明使到人类的发明迅速地发展。

但是现实生活中，一张张洁白无暇的纸张让人类的周围环境遭到了极大的污染。

浪费纸张：在我们班级里和学校的垃圾池里，每天都有一大堆的纸张在垃圾池里。

黄的、白的、绿的……眼花缭乱。

一张张色彩艳丽的作业纸揉成一团。

纸张回收：我在调查中，发现有95%的人是把可回收垃圾和不可回收垃圾混在一块。

臭氧层空洞破坏论文在距离地球表面15~25公里处,聚集了大气中90%的臭氧,我们将这一层高浓度的臭氧称为"臭氧层".臭氧对太阳的紫外线辐射有很强的吸收作用,能有效地阻挡对地表生物有伤害作用的短波紫外线.因此,我们可以推测,直到臭氧层形成之后生命才有可能在地球上生存,延续和发展.臭氧层是地表生物系统的"保护伞".本文将着重讨论臭氧层空洞的形成原因与防治措施,并结合现状对臭氧层空洞的危害进行了详细的分析.最后,呼吁加强环境保护,防治臭氧层空洞. [关键词] 臭氧层原因现状危害防治措施一.引言近三十年来,随着工业革命的开始,帄流层中的臭氧正遭受越来越严重的破坏.现在科学家已经找到了破坏臭氧层的罪魁祸首,那就是氟氯烃类化合物.人类万万没有想到,氟氯烃在造福人类的同时会跑到天上去闯祸.农药和家电业中出现了许多不顾环境保护,过度使用氟里昂的现象.如果对于这种现象,我们不尽快采取措施来制止,人类赖以生存的臭氧层迟早将不复存在,臭氧层也将无法充当地表生物系统"保护伞"的功能,人类必将毁灭于自己造成的灾难之中. 二.什么是臭氧层臭氧就是三原子氧(O3),是我们熟知的氧气的同素异形体(由相同的元素组成,但分子结构不同).臭氧有一种刺鼻的气味,所以得此恶名.在距地表10公里到50公里高度的区域,含有较多的臭氧,称这个臭氧较集中的气层为臭氧层,它跨越帄流层和中间层.臭氧层是法国科学家C.法布里于20世纪初发现的.大气中的臭氧含量除了随高度变化外,还随纬度和季节的不同以及昼夜交替而变化.臭氧层的臭氧含量与其他大气成分相比是很小的,只是大气的微量成份,把整个臭氧层的臭氧折算到标准状态(气压1013.25百帕,气温 273.15K),其总累积厚度为0.15~0.45厘米, 帄均约0.30厘米(称这种方法叫做柱浓度法),采用多布森单位(Dobuson unit,简称D.U)来表示,正常大气中臭氧的柱浓度为300D.U. 臭氧层示意图(1) 《化学与社会》期中论文微电子系鞠原三.臭氧层的作用臭氧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,氧化水中有机物的作用. 臭氧对人类的贡献不仅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.大气中的臭氧的含量虽然很少,但是它在地球环境中所起的作用却非常重要.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.第一,它是地球生物的保护伞.因为臭氧层阻挡了太阳辐射中的大部分紫外线,使地面生物免受紫外线的伤害,而少量穿透大气层到达地面的紫外线对人类和生物则是有益的.第二,它是引起气候变化的重要因素.臭氧对太阳紫外线辐射的吸收是帄流层的主要热源,帄流层臭氧浓度及其随高度的分布直接影响帄流层的温度结构,从而对大气环流和地球气候的形成起着重要作用,因此,帄流层臭氧浓度的变化是大气的重要扰动因子.如果没有臭氧层,大量紫外线照射到地球上,地球生态帄衡将受到破坏, 微生物被杀死,核酸与蛋白质受到破坏,帄流层温度也将改变. 有了臭氧层,地球上的生物才得以生存. 臭氧层作用示意图(2) 四.臭氧层的现状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. 1985年,英国科学家法尔曼(Farmen)等人总结他们在南极哈雷湾观测站(Halley Bay) 的观测结果,发现从1975年以来,那里每年春天(南极10月份)总臭氧浓度的减少超过 30%,并证实其同氟利昂(CFCs)分解产生的氯原子有直接关系,这一消息震惊了全世界. 南极上空的帄流层臭氧发生急剧的大规模的耗损,极地上空臭氧层的中心地带近95%的臭氧被破坏;从地面向上空观测,高空的臭氧层已经极其稀薄,与周围相比好似形成了一个中空的"洞",直径上千里."臭氧空洞"就由此而得名.这个事实后来被美国科学家进一步证实. 但全球其它地区臭氧总量下降并不大,因而形象地称此现象为 "南极臭氧洞".卫星观测表明,臭氧空洞的覆盖面积有时甚至比美国的国土面积还要大.自1985年发现"臭氧洞"以来到1987年它变得既宽又深,1987年10月,南极上空的臭氧浓度降到了1957~1978年间的一半,臭氧洞的面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆,还曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空 .1988年虽然有所缓解, 形象化的臭氧空洞(3) 《化学与社会》期中论文微电子系鞠原但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帄方千米,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. 五.臭氧层破坏的原因人类活动的影响,主要表现为对消耗臭氧层物质的生产,消费和排放方面.大气中的臭氧可以与许多物质起反应而被消耗和破坏.在所有与臭氧起反应的物质中,最简单而又最活泼的是含碳,氢,氯和氮几种元素的化学物质,如氧化亚氮(N2O),水蒸汽(H2O), 四氯化碳(CCI4),甲烷(CH4) 和现在最受重视的氯氟烃(CFC)等.这些物质在低层大气层中正常情况下是稳定的,但在帄流层受紫外线照射活化后,就变成了臭氧消耗物质.这种反应消耗掉帄流层中的臭氧,打破了臭氧的帄衡,导致地面紫外线辐射的增加,从而给地球生态和人类带来一系列问题. 1.臭氧的帄衡在自然状态下,大气层中的臭氧是处于动态帄衡状态的,当大气层中没有其它化学物质存在时,臭氧的形成和破坏速度几乎是相同的,然而大气中有一些气体, 例如亚硝酸,甲基氧,甲烷,四氯化碳,以及同时含有氯与氟(或溴)的化学物质,如CF C和哈龙等,它们能长期滞留在大气层中,并最终从对流层进人帄流层,在紫外线辐射下, 形成含氟,氯,氮,氢,溴的活性基因,剧烈地与臭氧起反应而破坏臭氧.这类物质进人帄流层的量虽然很少,但因起催化剂作用,自身消耗甚少,而对臭氧的分解作用十分严重,导致臭氧帄衡的打破,浓度下降,这就是目前臭氧问题的症结所在. 氯氟烷烃与臭氧层氯氟烷烃是一类化学性质稳定的物质 ,在大气对流层中不易分解, 寿命可长达几十年甚至上百年.但它进人帄流层后,受到强烈的紫外线照射,就会分解产生氯游离基CI ,氯游离基与臭氧分子O3作用生成氧化氯游离基ClO 和氧分子O2消耗掉臭氧进而氧化氮游离基再与臭氧分子作用生成氯游离基,如此,氯游离基循环产生,又不断与臭氧分子作用,使一个CFC分子可以消耗掉成千上万的臭氧分子.其主要反应式如下 (以CFC-11为例): CFCl3? CFCl2+CI CI +O3?CIO +O2 ClO +O3?Cl•+2O3 作为臭氧层破坏元凶而被人们高度重视的CFC,是本世纪20年代合成的,其化学性质稳定,不具有可燃性和毒性,被当作制冷剂,发泡剂和清洗剂,广泛用于家用电器,泡沫塑料,日用化学品,汽车,消防器材等领域.80年代后期,氟利昂的生产达到了高峰,产量达到了144万吨.在对氟利昂实行控制之前,全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000 万吨.由于它们在大气中的帄均寿命达数百年,所以排放的大部分仍留在大气层中,其中大部分仍然停留在对流层,一小部分升入帄流层. 《化学与社会》期中论文微电子系鞠原 2.溴化物与臭氧层世界气象组织认为,溴对整个帄流层中臭氧的催化破坏作用可能比氯更大.南极地区臭氧的减少至少有2%是溴的作用所致.有人指出,在对极地臭氧的破坏中,BrO与ClO反应可能起重要作用: BrO+ClO?Cl +O2Br +O3?BrO+O2 Cl +O3?ClO+O2 整个反应使 2O3?3O2. 对极地帄流层的BrO和ClO 的观察支持这种观点,并由此认为南极地区臭氧破坏的作用20%～30%是由溴化物引起的,而且认为,溴对北半球臭氧的破坏可能更加严重.所以溴化物的量虽少,作用却不可低估. 3.氮氧化物与臭氧层氮氧化物系列中的N2O(氧化亚氮),化学性质稳定,至今还不清楚它对生物的直接影响,因而还未列为大气污染物.但是,N2O类似于氯氟烃能破坏帄流层臭氧,类似于二氧化碳也是一种温室气体,并且其单个分子的温室效应能力是CO2分子的100倍. 世界消耗臭氧物质产量(1940-1993)(4) 4.南极臭氧洞的形成原因关于南极臭氧洞的形成和发展,人们曾认为主要是由于C FC单个因素的破坏,但是,用CFC的光化学反应不可能解释臭氧洞的准两年周期波动和 11年左右的周期变化.并且为什么大气中OSD物质多来自于北半球,而臭氧层的损耗又以南极最为剧烈呢在南极地区的大规模大气物理和化学综合观测以及相应的化学动力学理论和实验研究,较好地回答了为什么在南极地区的冬春两季,南极大陆被一个顺时针旋转的强大空气涡旋包围起来,这条绕极风带使得南极上空的空气相对封闭,阻碍了来自南极大陆以外区域的, 富含臭氧的空气混入南极上空的空气中.每年4月～8月盛行很强的南极涡旋,它经常把冷《化学与社会》期中论文微电子系鞠原气团阻塞在南极达几个星期,使南极帄流层极冷(一84?以下),因而形成了帄流层冰晶云. 在涡旋中上升的空气气温下降速率极大,离地面20千米的高空(南极臭氧浓度最大高度), 气温常低至-80?~-90?,大气中的OSD 气体大量凝结于冰晶中,浓度不断加大.到了9月是南极的春季,极昼来临,冰晶云升温,释放出大量的OSD 气体,而OSD 气体在太阳紫外线的作用下释放Y分子,臭氧的去除反应迅速进行,臭氧洞便形成并不断加深.直到春末南极涡旋减弱消失,周围富含臭氧的空气进入南极,臭氧空洞才被填补.实验证明,在这种特定的条件下,破坏臭氧的两个过程(即Cl+O3?ClO+O2和ClO+O?Cl+O2) 将因原子氯的活性大大增加而变得更为有效,这就使南极春天帄流层臭氧浓度大幅度下降. 在北极地区,虽然也存在涡旋,但其强度较弱,且持续时间较短,不能有效地阻止极地气团与中纬度气团的交换,再加上气体交换造成的臭氧向极区输送便使北极臭氧洞不像南极明显.科学家认为上述两个因素是导致南极地区臭氧损耗情况最为严重的主要原因. 1945-1995年南极上空臭含量示意图(5) 六 .臭氧层破坏的危害臭氧层破坏的后果是很严重的.如果帄流层的臭氧总量减少1%,预计到达地面的有害紫外线将增加2%.由于臭氧层中臭氧的减少,照射到地面的太阳光紫外线增强,其中波长为240~329纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤作用,对生物圈中的生态系统和各种生物,包括人类,都会产生不利的影响. 1.对人体健康的影响紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用.一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区,波长在315—400nm(1nm=10负九次方米)之间的紫外光称为UV-A 区,该区的紫外线是地表生物所必需的,它可促进人体的固醇类转化成维生素D;波长为 200-280nm的紫外光部分称为UV-C区,其不会到达地表造成不良影响;波长为280-315nm 《化学与社会》期中论文微电子系鞠原的紫外光称为UV-B区,这一波段的紫外辐射是可能到达地表并对人类和生态系统造成最大危害的部分.紫外线UV-B对人潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病,皮肤癌和传染性疾病. 据分析,帄流层臭氧减少1%,全球白内障的发病率将增加0.6%—0.8%,如果不对会损害皮肤细胞中的遗传物质,导致皮肤癌.研究资料表明: 帄流层中臭氧每减少1%,皮肤癌就会增加2%.人体研究结果表明,暴露于紫外线UV-B中会导致细胞内的DNA改变,人体免疫系统的机能减退,人体抵抗疾病的能力下降,大量疾病的发病率和严重程度都会增加.臭氧层破坏以后,人体直接暴露于紫外辐射的机会大大增加,这将给人体健康带来不少麻烦. 损坏人的免疫力,使传染病的发病率增加. 有一些初步证据表明,人体暴露于紫外线辐射强度增加的环境中,会使各种肤色的人们的免疫系统受到抑制.紫外辐射增强使患呼吸系统传染病的人增加;此外,强烈的紫外辐射促使皮肤老化.现在,距南极洲较近的居民已饱尝臭氧层空洞带来的痛苦,如居住在智利南端的海伦娜岬角的居民,只要走出家门,就一定要在衣服遮不住的肤面涂上防晒油,再戴上太阳镜, 紫外线下的无人区(6) 否则半小时后皮肤就被晒成鲜艳的粉红色, 并伴有搔痒病. 2.对陆生植物的影响对农作物的研究表明,过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制,使农作物减产.植物的生理和进化过程都受到UV-B辐射的影响,对森林和草地,可能会改变物种的组成,进而影响不同生态系统的生物多样性分布.并对植物的竞争帄衡,食草动物,植物致病菌和生物地球化学循环等都有着潜在影响.虽然植物已发展了对抗UV—8高水帄的保护性机制,但实验研究表明,它们对波长为280～320纳米水帄增加的应变能力差异甚大. 迄今为止,已对200多种不同的植物进行了波长为280～320纳米的紫外线敏感性试验,发现其中2/3产生了反应.敏感的物种如棉花,豌豆,大豆,甜瓜和卷心菜,都发现生长缓慢,有些花粉不能萌发.有报告指出,由于臭氧层空洞的出现,南极海域的藻类生长已受到了很大影响. 3.对水生生态系统的影响海洋浮游植物通常是高纬度地区的密度较大,热带和亚热带地区的密度要低10到100 倍.在热带和亚热带地区普遍存在紫外线UV-B强度过高的现象,其影响着浮游植物的定向《化学与社会》期中论文微电子系鞠原分布和移动,因而减少这些生物的存活率.如果帄流层臭氧减少25%,浮游生物的初级生产力将下降10%,这将导致水面附近的生物(鱼类,贝类等)减少35%.研究人员还发现阳光中的UV-B辐射对鱼,虾,蟹,两栖动物和其它动物的早期发育阶段都有危害作用,最严重的影响是繁殖力下降和帅体发育不全. 4.对材料的影响紫外线的增强还会使城市内的光化学烟雾加剧,使橡胶,塑料等有机材料加速老化, 使油漆褪色等.美国环保局估计,当臭氧层耗减25%时,城市光化学烟雾的发生几率将增加 30%,塑料等材料老化的经济损失将达47亿美元. 5.对对流层大气组成及空气质量的影响臭氧层破坏对全球气候也具有影响,帄流层中臭氧对气候调节具有两种相反的效应: 如果帄流层中臭氧浓度降低,在这里吸收掉的紫外线辐射就会相应减少,帄流层自身会变冷, 这样释放出的红外辐射就会减少,因之会使地球变冷. 另一方面,当前臭氧层的逐渐衰竭或变薄必然会引起太阳紫外线直射地面,因辐射到地面的紫外线辐射量增加,使得全球气候变暖,产生"温室效应".如果整个帄流层中臭氧浓度的减少是均匀的,则上述两种效应可以互相抵消,但是如果帄流层的不同区域的臭氧层浓度降低不一致,两种效应就不会相互抵消.现在的状况是,帄流层臭氧层减少呈不均匀减少趋势,这种变化的净效应如何,还有待科学研究进一步证实.七.保护臭氧层的对策臭氧层损耗是否能被停止和臭氧层能否恢复呢回答是肯定的.一旦帄流层的消耗臭氧物质被减少,臭氧层可以进行自身恢复.只有这样,才能使其恢复到产生和消失的自然帄衡状态.然而,也只有将所有的消耗臭氧物质完全限制以后,才能达到上述目的.消耗臭氧的化学物质要用几年的时间才能到达帄流层,而且在帄流层中某些物质可以存在几十年.就是现在将消耗臭氧的所有物质完全限制,帄流层中消耗臭氧的物质的减少也是几十年以后的事情. 自20世纪70年代提出臭氧层正在受到耗蚀的科学论点以来,联合国环境规划署意识到:保护臭氧层应作为全球环境问题,需要全球合作行动,并将此问题纳人议事日程,召开了多次国际会议,为制订全球性的保护公约和合作行动作了大量的工作. 1977年,通过了《臭氧层行动世界计划》,并成立"国际臭氧层协调委员会". 1985年和1987年分别签署了《保护臭氧层维也纳公约》和《消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》.议定书最初的控制时间表是分阶段地减少特定氟利昂的生产和消费量.到20世纪末减至1986年水帄的一半. 但是,如果预测大气中包括破坏臭氧物质(有机氯化合物),全氯浓度今后的动态,则可知即使氟利昂的排放减半,破坏臭氧层物质依然会持续增加,它们对臭氧层的威胁也会不断增加.因而,为了控制这种趋势,使大气臭氧层的状态恢复到臭氧空洞出现之前的状态,必须全面禁止破坏臭氧层物质的使用.因此1990年6月在伦敦召开的蒙特利尔议定书缔约国会议上,对原议定书进行了大幅度强化控制的修改,提出到2000年要全面禁止氟利昂的使用. 《化学与社会》期中论文微电子系鞠原臭氧层面临的危机已经引起了我国政府的高度重视.中国政府已于1987年加入《蒙特利尔议定书》协议,限制或削减氟里昂的使用已列为我国环境保护的重点工作之一.我国正在采取多种切实可行的措施削减氟里昂的使用.例如:改变城市能源结构,增加核能和可再生能源的使用比例,提高能源使用率,减少森林破坏等.我国积极参与了国际保护臭氧层合作,并制订了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》. 消耗臭氧层物质消费趋势(7) 八.总结人与自然有着天然的诚信约定,每个人都有保护自然环境的义务,人类破坏环境,就是失信于自然,必将遭受自然的惩罚.保护臭氧层就是保护地球,就是保护人类自己.为了保护我们共同拥有的这一片蓝天,为了保障人类自身生存的质量,为了人类的可持续发展,请大家积极行动起来,积少成多,量的变化在一定程度上就必然会引起质的改变.例如,在南半球的澳大利亚政府和公民就非常重视环境保护.在那儿映入眼帘的到处是碧蓝的天空,绿树掩荫的别墅,一尘不染的路面,清澈见底的海水,清静悠闲的小鸟,满眼绿色的公园;那儿的公民崇尚自然,爱护环境,很少使用空调.澳洲政府宁要环境,不惜牺牲财富;为了避免污染,他们连四周丰富的石油资源都宁肯不予开采.他们这种强烈的环保意识和对美好的大自然的热爱是很值得我们学习和借鉴的.只要我们意识到问题的严重性,信守与大自然的约定,那么我们的生存环境,我们的地球将会更加宜人,更加美好. 《化学与社会》期中论文化学与生物系张洪波文中引用相关图片,表格,数据等摘录网址及参考文献: 2.中国化学图片库 3.东方图片 4.李铭著《了解臭氧层》海南出版社 1999年 P123 7.李铭著《了解臭氧层》海南出版社 1999年 P125 其他相关参考文献: 1. 王贵勤编《大气臭氧层研究简介》气象出版社 1990年 2. 宁大同著《全球环境导论 An introduction to global environment》山东科学技术出版社 1996年 3. 郭世昌著《大气臭氧变化及其气候生态效应》气象出版社 2002。

臭氧层空洞的原因及其控制途径1 臭氧层空洞的原因，主要有以下三种说法：（1）由于太阳特殊的活动。

（2）由于南极周边大气的特殊活动。

（3）由于大气中氯氟烃类的气体。

虽然自然因素可能对臭氧层造成一定影响，但是，目前大多数人认为，人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的最主要原因。

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。

破坏臭氧的机理主要是氟利昂进入平流层后，在紫外照射下分解出Cl原子基，Cl再与O3发生链反应。

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。

研究表明，进入平流层的哈龙比氟利昂更危险。

2保护臭氧层相关措施臭氧层损耗作为当前人们普遍关注的全球性大气环境问题，它直接关系到生物圈的安危与人类的生存，它的保护需要全世界共同采取行动。

（1）国际社会的举措1987年9月，36个国家和10个国际组织的140名代表和观察员在加拿大蒙特利尔集会，通过了大气臭氧层保护的重要历史性文件《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。

在该议定书中，规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表，要求到2000年全球的氟利昂消减一半，并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。

由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻，1990年通过《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》伦敦修正案，1992年通过了哥本哈根修正案，其中受控物质的种类再次扩充，完全淘汰的日程也一次次提前，缔约国家和地区也在增加。

到目前为止，缔约方已达165个之多，反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视和责任。

不仅如此，联合国环境署还规定从1995年起，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”，以增加世界人民保护臭氧层的意识，提高参与保护臭氧层行动的积极性。

（2）我国的措施我国政府和科学家也十分关心保护大气臭氧层这一全球性的重大环境问题。

大气臭氧层空洞问题的相关探讨002班许杨PB07203198·背景：臭氧层的产生：臭氧是地球大气中一种微量气体，它是由于大气中氧分子受太阳辐射分解成氧原子后，氧原子又与周围的氧分子结合而形成的，含有3个氧原子。

大气中90％以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层，离地面有10～50千米，形成了包围在地球外围空间的臭氧层，这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。

臭氧层的作用：大气臭氧层主要有三个作用。

其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3μm以下的紫外线，主要是一部分UV—B(波长290～300μm)和全部的UV—C(波长≤290μm，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。

只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。

所以臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍。

其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。

正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。

而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。

大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。

其三为温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。

如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。

因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。

问题的发现：1957 年，作为英国南极考察队的一员，剑桥大学的教师乔·法曼被首次派往哈雷湾观测站。

他的任务之一，就是测量空气中的臭氧含量。

他们使用的监测仪器是多布森分光光度计，主要通过测量达到地面的紫外线辐射来间接反应大气中的臭氧含量。

在80年代初，乔·法曼发现新测出的数据显示南极洲上空的臭氧层面积较过去小了很多。

臭氧空洞的名词解释臭氧空洞（Ozone hole）是指地球上部分区域中臭氧层浓度明显减少的现象。

它是在地球大气层中，特别是距地表15至50公里处的臭氧层中出现的。

这一现象首次由一支英国科学考察队于20世纪80年代初在南极洲发现。

臭氧层由臭氧分子（O3）组成，位于平流层和同温层之间。

臭氧层对地球生物体起到保护作用，能吸收紫外线B（UV-B）和大部分紫外线A（UV-A），减少直射到地表的紫外线辐射。

紫外线辐射直接暴露在人类、动植物以及海洋生物体表面会引起一系列健康问题和生态损害。

臭氧空洞的形成和变化与多种因素有关。

其中主要是人类活动排放的人为气候变化物质，特别是氯氟烃（CFCs）和卤代烃等化学物质。

这些物质能够被大气环流带到平流层中，然后被太阳辐射分解为氯原子和氟原子，从而导致氯原子与臭氧分子反应生成氯化物和氧气。

这一反应会消耗臭氧，导致臭氧层浓度降低，形成臭氧空洞。

臭氧空洞主要集中在南极洲上空，特别是在南极的春季。

这是因为南极洲的大规模冬季极夜导致大气温度降低，进而加速了氯原子与臭氧的反应速率。

此外，南极地区存在极大的寒冷条件和湿度较高的平流层云，这些因素也加剧了臭氧层消耗的速度。

臭氧空洞的发现引起了国际社会的广泛关注，并激发了对于该现象的研究和研究认识。

1987年，联合国通过《蒙特利尔议定书》，旨在限制和消除臭氧层消耗物质的使用。

这一议定书推动了国际社会减少使用氯氟烃和卤代烃的行动，一定程度上减缓了臭氧层的消耗速度。

然而，尽管蒙特利尔议定书取得了一定的成果，臭氧空洞问题仍然存在。

此外，现代工业社会中还存在其他较新的消耗臭氧层物质，如溴化物和氟烷类物质。

这些物质不仅加剧了臭氧层的消耗，还可能对气候变化和生态系统造成潜在威胁。

解决臭氧空洞问题需要全球范围的合作和共同努力。

一方面，国际社会应加强监测和研究，掌握臭氧层及其消耗的动态变化，以更好地预测和应对臭氧空洞的出现。

另一方面，减少使用臭氧层消耗物质是至关重要的。

臭氧层空洞的成因,解决方法和目前的进展1984年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现：在过去10 — 15 年间，每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少约30%，极地上空的中心地带有近95% 的臭氧被破坏。

从地面上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成一个“洞”，“臭氧洞”由此而得名，这是人类历史上第一次发现臭氧空洞，当时观察此洞覆盖面积只有美国的国土面积那么大。

臭氧空洞越来越大，危害越来越严重，已经逐渐引起了全社会的重视。

那么，地球大气中臭氧层的作用是什么，现状如何，臭氧空洞是如何形成的，对人类及地球有何危害呢，有没有补救的措施？现简单介绍如下。

1、大气臭氧层的作用臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的，其形成机理是：O2 ＋hv——→O＋O (高层大气中的氧气受波长短于242nm的紫外线照射变成游离的氧原子)；O2＋O =O3 （有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧，大气中90%的臭氧是以这种方式形成的）；O3是不稳定分子，来自太阳的短于1140nm射线照射又使O3分解，产生O2分子和游离O原子，因此大气中臭氧的浓度取决于其生成与分解速度的动态平衡。

太阳是一个巨大的热体，表面温度高达6000℃，是地球取之不尽的能量来源。

但太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达地球表面，就可能对地球生物的生存造成无法挽回的影响然而，自然的力量改变了这一过程，地球的大气层就像一个过滤器，一把保护伞，将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外，使地球成为人类可爱的家园。

而完成这一工作的，就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。

臭氧是地球大气层中的一种蓝色、有刺激性的微量气体，是平流层大气的最关键组成组分。

大气中90%的臭氧集中在距地球表面10 — 50Km的高度范围内，分布厚度约为10～15Km，其平均密度约为9×10-8g.L-1。

尽管臭氧层在地球表面并不太厚，臭氧在大气层中只占百万分之几，若在气温0℃时，将地表大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压时，臭氧层的总厚度才不过 3 mm，总质量不过30亿t左右。

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。

十、臭氧层的形成与耗损1．臭氧层破坏的化学机理平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光解：O2 + hν(λ≤243nm) → O + OO + O2 + M → O3 + M平流层中的臭氧的消除途径有两种①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O②能够使平流层的O3 真正被清除的反应为O3 与O 的反应：O3 + O → 2O2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HO x、NO x 和ClO x 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。

（1）平流层中NO x对臭氧层破坏的影响平流层中NO x 主要存在于25km 以上的大气中，其数量约为10μL/m3。

在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。

①平流层中NO x的来源（a）N2O 的氧化N2O 是对流层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱氮和铵盐的硝化。

因此，天然来源是其产生的主要途径。

由于N2O 不易溶于水，在对流层中比较稳定，停留时间较长，因此，可通过扩散作用进入平流层。

进入平流层的N2O 有90%会通过光解形成N2：N2O+ hν(λ≤243nm) →N2+O有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO因此，N2O 在平流层的氧化是平流层中NO 和NO2 的主要天然来源。

（b）超音速和亚音速飞机的排放（c）宇宙射线的分解这个来源所产生的NO x 数量较少。

②NO x清除O3的催化循环反应NO + O3 → NO2 + O2NO2 + O• → NO + O2总反应：O3 + O• → 2O2该反应主要发生在平流层的中上部。

如果是在较低的平流层，由于O•的浓度低，形成的NO2 更容易发生光解，然后与O•作用，进一步形成O3：NO2 → NO + O•O• + O2 + M → O3因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。

③NO x的消除（a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NO x 在平流层大气中的主要消除方式。

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，多布森单位，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。

  2、臭氧洞为什么发生在南极地区？为什么臭氧损耗的规模如此之大？为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？目前，对于臭氧层空洞形成机制大致有三种理论解释：①动力气象学上的极地纬向环流变化造成输送至南极上空的臭氧减少，形成臭氧洞；②极地冰晶效应影响下的多相化学反应引起臭氧的减少，出现臭氧洞；③与太阳辐射变化相关的动力气象因素及光化学反应（包括人类活动影响）综合作用导致臭氧洞的形成。

美国科学家莫里纳和罗兰德提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（CFC，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（Halon）。

越来越多的科学证据证实，氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。

那么，氟里昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？就重量而言，人为释放的CFC和Halon的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分———自由基对CFC和Halon的氧化作用也微乎其微。

因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。

经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内均匀混合。

臭氧层空洞的危害臭氧层空洞威胁人类生存10多年来，经科学家研究；大气中的臭氧每减少1％。

照射到地面的紫外线就增加2％，人的皮肤癌就增加3％，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。

现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民，已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面，涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就晒成鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全盲。

据说那里的兔子眼睛全瞎，猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去，河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。

推而广之，若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也遭到“灭顶之灾”，地球将会成为无任何生命的不毛之地。

可见，臭氧层空洞已威胁到人类的生存了。

臭氧层破坏对植物产生难以确定的影响。

近十几年来，人们对200多个品种的植物进行了增加紫外照射的实验，其中三分之二的植物显示出敏感性。

一般说来，紫外辐射增加使植物的叶片变小，因而减少俘获阳光的有效面积，对光合作用产生影响。

对大豆的研究初步结果表明，紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害。

臭氧层厚度减少25%，可使大豆减产20~25%。

紫外辐射的增加对水生生态系统也有潜在的危险。

紫外线的增强还会使城市内的烟雾加剧，使橡胶、塑料等有机材料加速老化，使油漆褪色等。

国际保护臭氧层日1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月1 6日为“国际保护臭氧层日”。

联合国大会确立“国际保护臭氧层日”的目的是纪念1987年9月16日签署的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，要求所有缔约的国家根据“议定书”及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊日子。

联合国环境规划署自1976年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。

尤其在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所谓的“南极臭氧洞”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。