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1、第十章 全球变化及对策第二节 臭氧层破坏问题,臭氧层概说臭氧层破坏的现状臭氧层破坏的原因臭氧层破坏的危害臭氧层破坏的对策,内容提要,一、臭氧层概说,（一）臭氧层的范围,O3,O2+O,集中了大气臭氧的90%,（二）臭氧的度量及正常含量 Dobson（陶普生）单位：在标准大气压下，底为1cm2的大气柱内的O3平铺在地表，其厚度1mm被定义为100 Dobson。在正常情况下，全球平均O3含量约300 Dobson，变化于230500 Dobson之间。,（三）臭氧的作用 强烈吸收紫外线，尤其是吸收200280nm之间的紫外线。这是平流层增温的主要机制。对地面生物具有保护作用。对近地面气候具有稳定
2、作用。,二、臭氧层破坏现状 自20世纪70年代以来，全球大气中的O3含量不断下降，出现多个臭氧空洞，并且越来越严重。全球臭氧减少的情况,期间臭氧全球 平均减少3%；年递减率约为 0.2%；南半球减少大 于北半球；高纬度减少大 于低纬度,南极上空臭氧减少情况 1985年首次发现南极上空春季（10月份）出现大范围臭氧含量下降（臭氧洞）以来，范围不断扩大，程度越来越严重，引起了全球的广泛关注。,1993年10月8日观测到南极臭氧空洞中心最低为85Dobson,仅相当于正常值的1/4。2000年9月南极空洞面积达2930万平方公里，相当于非洲大陆的面积。,南极臭氧洞Nimbus-7卫星图像,我国青藏高
3、原臭氧空洞情况,我国科学家1995年报道，青藏高原上空每年69月份也存在臭氧含量明显下降，臭氧空洞业已形成。其空洞中心臭氧含量比周围低约11%，并且目前仍以0.375%的速度在发展。,除此之外，还在北极和欧洲上空发现了臭氧空洞,三、臭氧层破坏的原因,臭氧耗竭物质,人类活动,氯氟烷烃（氟利昂CFCs),溴化物（溴甲烷和哈龙类物质）,氮氧化物（主要是N2O),破 坏 臭 氧 分 子,（一）氯氟烷烃对臭氧的破坏机理来源：是一类人工合成的含氯和氟的化合物（CFCs），包 括CFC-11（CFCl3）和CFC-12(CF2Cl2)等，广泛应用 于制冷剂、清洗剂。破坏臭氧的机理：,CFCl3 CFCl2+
4、Cl,Cl+O3 ClO+O2,ClO+O3 Cl+2O2,形成催化循环,一个氟利昂分子可以破坏成千上万个臭氧分子，因此，氟利昂被称为臭氧的第一杀手或元凶。,大气中氟利昂浓度的变化,（二）溴化物破坏臭氧的机理来源：大气中的溴化物主要是溴甲烷和哈龙（Halon）类（同 时含有F和 Br的化合物）。海洋是溴化物的天然来源，人类工业活动是哈龙的主要来源。溴化物破坏臭氧的机理：,BrO+ClO Br+Cl+O2,Br+O3 BrO+O2,Cl+O3 ClO+O2,形成催化反应循环,一个溴化物分子可以破坏生前上万个臭氧分子。,（三）氮氧化物破坏臭氧的机理来源：土壤是氮氧化物的天然来源，人工来源包括 工业
5、活动、汽车尾气和燃烧等。,大气中氮氧化物浓度的变化：,氮氧化物破坏臭氧的机理,N2O,UV,337nm,N2+O,N2O,250nm,UV,NO+N,N2O+O 2NO,NO+O3 NO2+O2,NO2+O NO+O2,该反应也形成催化循环，一个氧化亚氮分子也能破坏成千上万个臭氧分子。,四、臭氧层破坏的危害,（一）对人类健康的危害 皮肤癌和各种皮肤病患病率增加 据联合国环境规划署（UNEP）预测，臭氧层臭氧含量减少10%，皮肤病患病率将上升26%。白内障患病率增加 南极周围海域的鱼类有很多盲鱼，阿根廷和新西兰牧区出现很多盲羊。人体免疫机能下降，易患多种传染性疾病,因臭氧层破坏导致的皮肤癌,鳞片
6、细胞癌,基部细胞癌,恶性黑瘤,（二）使作物产量下降 经实验研究，臭氧层破坏导致的地面紫外线强度增加，会损伤植物生长激素和叶绿素，影响植物正常生长发芽。经紫外线敏感性实验，有2/3的作物发生了敏感性反应，使作物产量下降。（三）使海洋生态系统破坏 强烈的紫外线照射，对海洋表层的藻类生长带来巨大威胁。由于海洋藻类是海洋生态系统，特别是远洋生态系统的初级生产者，所以大量的藻类死亡可能导致整个海洋生态系统的崩溃，形成所谓“海洋荒漠”。,五、臭氧层破坏的对策,逐渐减少和终止臭氧耗竭物质的使用和排放 1977年联合国通过了臭氧层行动世界计划，并成立了“国际臭氧层协调委员会”。1985年签署了保护臭氧层维也纳
7、公约，1987年签署了消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书。规定：发达国家2000年全面停止氟利昂的使用，发展中国家在2016年冻结使用，2040年淘汰使用。,加速氟利昂替代品的研制与开发 目前已研制生产出多种氟利昂替代品，其中最主要的是 HCFCs和HFCs两个系列。他们都不含破坏臭氧的Cl原子和Br 原子，但都具有制冷剂和清洗剂的功能。,人类最终能够解决臭氧层破坏问题！,Do you have any question to ask?,?,关于南极臭氧洞形成问题,科学问题：北半球中纬度地带是氟利昂生产和消费的主要地区，为 什么在南极上空大量消耗臭氧，形成强大的臭氧空洞？南极臭氧洞为什么在春季（10月份）最为强大？,形成假说：奇氮理论 涌井流理论多项反应假说 氯溴协同相互作用假说太阳黑子假说 宇宙风及地球磁场假说超音速飞机排放污染假说 氮肥碳氟化合物学说冰晶假说,南极臭氧洞冰晶假说的主要观点,北 极 附 近 地 图,
