了解臭氧是如何保护地球的

臭氧层之地球保护伞

四川农业大学资源环境学院环境科学与工程系 杨刚1

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臭氧是一种具有微腥臭、浅蓝 色的气体，大气中的臭氧含量 仅为一亿分之一。但在离地面 20-30公里的平流层中，臭氧 的含量提高了一千倍，被称为 地球上空的臭氧层。臭氧层的 臭氧含量虽仍极其微量，却具 有非常强烈的吸收紫外线的功 能，阻挡了太阳99%的紫外线 辐射,可以吸收掉太阳光紫外 线中对生物有害的部分UV-B, 因此，它使得人类和地球上的 各种生命能够生存和世代繁衍。2

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臭氧空洞

从1957年起，英国 南极探险家Farman 发现南极上空早春 时会出现臭氧层变 薄现象，1985年正 式提出了“臭氧空 洞”的概念。3

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1981年和1987年臭氧层浓度对比图

1981年1月

1987年10月4

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为什么？

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人为原因 CFCs(氯氟烃 )的物质被广泛使用 氟利昂是杜邦公司30年代开发的一个引为骄 傲的产品,被广泛使用. 如: 用于冷冻设备、家用冰箱和空调的制冷剂； 用于塑料工业中各类硬软泡沫塑料的发泡剂； 用于医用、美发、空气清新的气雾剂； 用于烟草工业的烟丝膨胀剂。

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反应机理：

hv主要来源于波长在 175-220nm的紫外线

CFC-11: CFCl3+hv→CFCl2+Cl· CFC-12: CF2Cl2+hv→CF2Cl+Cl· ---------------------------------------------Cl·+ O3 → ClO· + O2 ClO· + O → Cl· + O2 ---------------------------------------------O3 + O → 2O2

一分子的Cl· 可消耗105的臭氧分子！9

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以下四类化学物质具有与氯氟烃相似的行为1)哈龙(Halon),用于灭火器具和灭火系统； 2)四氯化碳(CTC),是制造氯氟烃的原料，也是 干洗店常用的干洗剂； 3)三氯乙烷，也称甲基氯仿(TCA),用于金属元 件和电子元件的清洗；

4)甲基溴(MB),用于农业大棚的熏蒸。这四类物质挥发性强，在高空中也能分解臭氧分 子，与氯氟烃一起，它们被统称为“消耗臭氧层物质” (英文叫Ozone Depleting Substances,ODS)。在 保护臭氧层的国际公约《蒙特利尔议定书》中，它们 被列为“受控物质”,并被规定了淘汰期限。10

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每一架超音速运输机每年能增 加60个皮肤癌患者。超音速运输 机在高空放出一氧化氮，好比是 破坏臭氧层的催化剂，起到增大 臭氧分解速度的作用。NO+O3→NO2+O2 NO2+O→NO+O2 -------------------------------------O3+O→2O2

此外，不合理的化学氮肥施用、 CH4、H2、H2O等也会导致O3的耗损！11

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紫外线的危害 紫外线会损伤角膜和眼晶体，紫外线的 增加会诱发皮肤癌，此外，皮肤中的免疫 受到强紫外 功能也会因紫外线的强烈辐射而受损伤。 线UV-B辐射 臭氧层破坏后，陆地和海洋生态系统同 可引起皮肤 样难以幸免。 受到强紫外线 癌受

到强紫外 线辐射可引 起白内障

UV-B辐射可降低 人体抵抗力，破 坏人体免疫系统

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危害 使微生物死亡； 使植物生长受阻，尤其是农作物如棉花、豆类、瓜类和一 些蔬菜的生长受到伤害；

使海洋中的浮游生物死亡，导致以这些浮游生物为食的海 洋生物相继死亡； 人的皮肤色斑增多，皮肤癌发病率增高； 促进地球变暖。因为海洋中的浮游生物大量被紫外线杀死 后，大气中大量的二氧化碳就不能被海洋吸收了 使海洋中的鱼苗死亡，鱼业减产； 使动物和人眼睛失明； 使人和动物免疫力减低；

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行动起来保护臭氧层§ 制订保护性国际公约 1985年，各国签署《保护臭氧层维 也纳公约》 1987年9月16日，全球46个国家的 代表在加拿大蒙特利尔签署《关于 消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》 (目前已有170多个国家签署),标 志着各国将对保护臭氧层即将开始 具体行动。 1995年，联合国规定，从当年起每 年9月16日为国际臭氧层保护日，旨 在纪念“蒙特利尔议定书”的签署， 并唤起公众的环保意识。14

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§ 减少并逐渐停止氟利昂的生产和使用 CFCs → → HCFCs (氢代氟氯烃) → → HFCs (氢氟碳化物) § 利用各种高科技 手段修补臭氧层

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臭氧层浓度每减少1%,太阳紫外线辐射增加2%, 皮肤癌就会增加5.5%,白内障增加0.6%。目前全世 界每年死于皮肤癌症的有10万人，患白内障的病人 更多。同时还使人们的免疫功能降低。在接近南极臭 氧空洞的澳大利亚和新西兰，皮肤癌发病率明显增加 。在智利南部的牧场上，已出现因受到过量紫外线的 照射而双目失明的羊。臭氧层减少原因有两：一是自然因素,太阳黑子爆 炸时对臭氧有破坏作用。二是人为因素,人类在使用 冷冻剂、消毒剂、起泡剂和灭火剂等化学制品使用， 以及超音速飞行和化肥施用等。16