臭氧空洞

臭氧层的破坏12级师范2班第二组组员：周妍龙丽石云芝内容概要一、臭氧的基本知识二、臭氧层的形成三、臭氧层的作用四、臭氧层的破坏五、臭氧层的保护及现状一、臭氧的基本知识1.1臭氧分子1.2臭氧的物化性质1.3大气臭氧的计量单位1.臭氧（分子式：O3英文名Ozone）:是O2的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味(鱼腥味)的淡蓝色（15%）气体。低温下臭氧在二氯甲烷(CH2Cl2)里的溶液2.物化性质1)臭氧反应活性强，极易分解，很不稳定，在常温下会逐渐分解为氧气.2O3→3O2＋285kJ2)臭氧会因光、热、水份、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速分解为氧。3)有很强的氧化性，在常温下可将银氧化成氧化银。臭氧可利用碘化钾来检验。3.大气臭氧的计量单位多布森单位，记为DU，它等于千分之一厘米（标准状态臭氧层厚）。1多布森单位是指在0摄氏度和1个大气压(地球表面的空气压力)下产生0.01mm厚纯臭氧层所需要的臭氧分子数。300Du，大概3mm厚。二、臭氧层的形成2.1大气中臭氧（atmosphericozone）的形成及分布2.2大气中臭氧的含量2.1大气中臭氧的形成及平衡2.1大气中臭氧（atmosphericozone）的形成及分布自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km高空的大气中，我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。OOOOOOO32223322长波紫外线照射短波紫外线照射2.1大气中臭氧（atmosphericozone）的形成及分布臭氧主要分布在平流层中，通常最大浓度出现在离地面20~25km的地方。2.2大气中臭氧的含量如果在0℃的温度下，把地球大气层中所有的臭氧全部压缩到一个标准大气压，则它也只能形成约3毫米厚的一层气体。2.3大气中臭氧的平衡1.大气中臭氧的形成太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中（含有21%）的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。2.3大气中臭氧的平衡2.大气中臭氧的平衡臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保持氧气与臭氧相互转换的动态平衡。•1.保护作用，吸收太阳光中的波长306.3nm以下的紫外线，部分中波UV—B(290～300nm)和全部短波UV—C(=290nm）。只有长波UV-A（320－400nm）和少量UV-B能够辐射到地面。三、臭氧层的作用•2.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，正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。2O₃→3O₂＋285kJ•3.温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部。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。四、臭氧层的破坏（臭氧空洞）4.1臭氧层空洞变化经过•1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。•1985年，美国“雨云-7号”气象卫星测到了这个臭氧洞•1985年，英国科学家法尔曼等人：在过去10-15年间、每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少，被破坏。•日本环境厅发表的一项报告称，1998年南极上空臭氧空洞面积已达到历史最高记录，为2720万平方公里，比南极大陆还大约1倍。4.1臭氧层空洞变化经过美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了20%。在被称为是世界上“第三极”的青藏高原，中国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每10年2.7%的速度减少。根据全球总臭氧观测的结果表明，除赤道外，1978-1991年总臭氧每10年间就减少1%-5%。4.2世界“三极”氧层破坏比较严重的地方在地球的“三极”上1979-1992年南极上空臭氧月平均含量的变化4.2.1南极•南极地区4.2.1南极•臭氧层空洞是一个季节性发生的现象，一般从南极洲的春季开始出现(即8月份到9月份前后)南极中山站大气臭氧总量平均变化（1993-2000年）季节性臭氧总量变化•2013年10月29日消息，据美国宇航局（NASA）网站报道，几乎每年在南极上空都会出现臭氧层空洞，但根据美国宇航局的卫星观测显示，2013年的臭氧层空洞是近几十年来最小的。•2013年臭氧层仍然经历了大幅度的衰减，但由于南极洲上空平流层底部高于常年的平均温度，臭氧层空洞的规模略小于上世纪90年代以来的平均值。4.2.2青藏高原我国大气臭氧研究最早出现在20世纪40年代，而近地面大气臭氧的观测与研究工作从80年代才起步，而对青藏高原的大气臭氧研究20世纪90年代才开始近些年，我国科学工作者在华北地区和青藏高原等地开展了很多臭氧观测和研究工作，加强了对青藏高原臭氧观测的研究。1993年到2003年瓦里关臭氧总量的季节变化4.2.3北极地区•臭氧层低值区的出现具有季节性，与气温变化有关:北极地区上空则是在1—3月份。到了夏季，这些低值区又会自行恢复常态。但如果臭氧损耗严重，恢复就会迟缓。•2011年北极上空臭氧损耗特别严重，与冬季格外寒冷、气温过低有关，还可能导致臭氧层恢复速度放慢。可能北极第一个臭氧洞已经形成。•发的规范•臭氧空洞有严格的科学定义，以南极春季出现的臭氧洞为例，“南极臭氧洞”至少有3个特点：•1.臭氧数值低，应在220Du以下;•2.低值区（低于220Du）的范围大，经常超过百万平方千米•3.低值持续时间长，经常为2~4月。4.3臭氧层的破坏机理南极臭氧洞形成原因的解释有三种大气化学规程解释认为臭氧层中可以产生某种大气化学反应，将臭氧（O3）分解为分子氧（O2）和原子氧（O），从而破坏了臭氧层；太阳活动影响解释认为当太阳活动峰年（即太阳活动强烈的时期）前后，宇宙射线明显增强，促使双电子氮化物（如NO2）与O3发生化学反应，使得奇电子氮化物（如NO3）增加，O3转换为O2；大气动力学解释初春，极夜结束，太阳辐射加热空气，产生上升运动，将对流层臭氧浓度低的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小，容易出现臭氧洞。一般认为，在人为因素中，工业上大量使用氟里昂气体是破坏臭氧层的主要原因之一。•人类在生产生活中大量生产和使用消耗臭氧层物质(ODS)氯氟烃化合物（氟利昂），如CFCl3（氟利昂-11）、CF2Cl2（氟利昂-12）等，以及向空气中排放大量废气的结果。•在平流层内运行的飞行器日益增多，主要是平流层内超音速飞机排放的大量NOx。•1973年，全球这两种氟利昂的产量达480万吨，其大部分进入低层大气，再进入臭氧层。4.3臭氧层破坏机理•1.氟氯昂破坏臭氧层的机理氟里昂进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生CI原子，CI原子则可引发破坏O3循环的反应：CI＋O3→CIO＋O2CIO＋O→CIO2这两个反应加起来的总反应是：O3＋O→2O2而CI原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。O3就被来自氟里昂分子释放出的CI原子引发的反应而破坏。•2.氮氧化物破坏臭氧层的机理NO＋O3→NO2＋O2NO2＋O→NO＋O2总反应：O3＋O→2O24.4臭氧空洞的危害臭氧层耗减对人类健康？•对人类健康的影响–DNA改变，免疫机制减退–麻疹、水痘、细菌感染、真菌感染等–皮肤癌–大气中的臭氧每减少1%,人的皮肤癌患病率就增加3%–基底细胞癌、–鳞状皮肤癌–恶性黑色素瘤–白内障–1%臭氧层的减少，将增加1－1.5万白内障臭氧层耗减对环境的影响•对陆生植物的影响–减少产量-如豆类、瓜类、卷心菜类–改变遗传基因和再生能力–降低品质•对水生物的影响–减少浮游生物–影响海洋食物链–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–光学化学烟雾污染–聚合物材料老化居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民,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五、臭氧层保护及现状世界消耗臭氧物质产量（1940－1993）消耗臭氧层物质消费趋势•绿色出行；•购买有“无氯氟化碳”标志的产品（如气雾剂罐、冰箱、灭火器等）；•合理地处理废旧冰箱和电器；•用有效而安全的替代物来替代破坏臭氧层的杀虫剂；...臭氧空洞的现状•据美国国家航空航天局（NASA）和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的卫星数据显示，臭氧层空洞的历史最大值发生在2000年9月6日，面积达2990万平方公里。而2012年南极臭氧层空洞的平均面积最小值为1790万平方公里，这也是过去20年来的第二小值。我们终于看到了相对乐观的结果。•据观测，大气中的臭氧耗损物质浓度已经停止上升，并呈现逐渐降低的趋势。从这样的情况看，大气中的臭氧浓度将不再降低。但由于臭氧耗损物质分解缓慢，纽曼认为，可能要到2065年南极臭氧层才能恢复到当年的水平。