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什么是臭氧层的破坏与拯救?
臭氧,是地球大气中的一种微量成分,它在空气中的平均浓度,按体积计算,只有百万分之三——3克/吨,而且绝大部分位于离地面约25千米的高空。在那里,臭氧的浓度可达到8~10克/吨,人们将那里的大气叫做“臭氧层”。
臭氧层具有非凡的本领,它能把太阳辐射来的高能紫外线的99%吸收掉,使地球上的生物免遭紫外线的杀伤。可以说,它是地球生命的“保护神”。假如没有它的保护,所有强紫外辐射全部落到地面的话,那么,日光晒焦的速度将比烈日之下的夏季快50倍,几分钟之内,地球上的一切林木都会被烤焦,所有的飞禽走兽都将被杀死,生机勃勃的地球,就会变成一片荒凉的焦土。
臭氧层还能阻挡地球热量不致很快地散发到太空中去,使地球大气的温度保持恒定。这一点,它和二氧化碳非常相似,因此,臭氧也是一种“温室气体”。
臭氧层为什么能吸收高能紫外线,保护地球生命呢?原来,在高空中发生着奇妙的化学变化。高空中的氧气受宇宙射线的激发能产生原子氧;原子氧与氧分子作用便生成了臭氧分子,正是这一过程,吸收了太阳的辐射能;臭氧比空气重,当它生成后就在空气中下降;由于臭氧不稳定,容易分解为氧气,并放出原子氧,原子氧和氧气再上升到高空……就这样,臭氧和氧气不停地相互转化,既吸收了高能射线的能量,又保护住了地球的热量。
臭氧层就像套在地球上的一件无形的铠甲,忠实地保护着大地上的生命;它又像一面巨大的筛子,只让对生物有益的光和热通过它到达地面。可以说,臭氧层是天工修筑的一座万里长城。
然而,现代工业对大气的污染正在无情地磨损着这层铠甲。1986年6月下旬,美联社发布了一则引起全球关注的消息:英国南极调查组织的科学家们发现并且证实,南极上空的臭氧层正在迅速地减少,出现了一个“臭氧层空洞”。这个位于南极洲哈利湾站上空的“空洞”是从1960年开始破损的,20世纪70年代末到80年代初,破损速度骤然加快,形成了一个巨大的“洞”。美国宇航局的科学家也证实了这一发现。
到1992年11月13日,世界气象组织又一次向全世界发出警告:臭氧层厚度创造了历史上最薄的纪录!这是综合世界各地140个地面站和几个卫星的资料而获得的最新结果。1992年,南极以及北半球中高纬度地区的臭氧层均为历史最低水平,9~10月间,南极14~19千米上空的臭氧层几乎全部丧失。
来自宇宙空间的信息表明,臭氧层越来越稀薄的现象不仅发生在冬季,在春季和夏季也会出现,而正是这两个季节内阳光最强烈,地球上的人类和生物最需要臭氧层的保护。如果阳光中的紫外线能够长驱直入,患皮肤癌的人数将大量增加,有人甚至这样说:“臭氧层被破坏10%,患皮肤癌的概率就会增加20%。”澳大利亚的昆士兰州素有“阳光州”的美誉,那里因皮肤癌而丧生的人数比例也居世界之首。
当然,也有科学家对上述观点提出疑义,认为这一说法或许太夸张了。他们认为,臭氧层只能吸收少量波长为280~320微毫米范围内的紫外线,而这部分紫外线并不是对地球上动植物危害最大的。究竟孰是孰非,看来也不是一时可以下定论的。
使臭氧层变得稀薄的“罪魁祸首”是谁呢?科学家们认为,是某些化肥和作为制冷剂的氯氟碳化合物,俗称“氟利昂”。家用电冰箱、空调机、喷雾摩丝和喷雾杀虫剂中,都含氟利昂气体。科学家发现,由于人类在生产、生活中广泛使用氯氟碳化合物,使高层大气中漂浮着这类化合物分子。在太阳紫外线的高能辐射作用下,氯氟碳化合物被分解,放出氯原子。氯原子能迅速“吞噬”臭氧分子,一个氯原子可以和10万个臭氧分子发生连锁反应;而氯原子在和臭氧分子作用后,又能迅速恢复原状,重新“攻击”其他的臭氧分子……就这样,臭氧分子被大量而迅速地吞噬掉了。
1992年初,各国政府尤其是一些发达国家政府纷纷表态,计划在三五年内禁止使用含氯氟碳化合物的制冷剂以及其他危害臭氧层的物质。德国已宣布于2000年完全停止生产氯氟碳化合物,瑞典和挪威保证到1995年削减产量的95%……世界上大多数氯氟碳化合物生产国已承认《蒙特利尔议定书》,并正在千方百计地设法生产其替代品。这是和人类切身利益休戚相关的大事,有专家预言:“假如全世界继续以目前的速率使用化学品,到21世纪臭氧层将消耗16.5%。”这并非危言耸听。不过,也有生态修正论者提出了相反的意见,他们认为,真正的危机是我们的轻信。他们的反击主要集中在以下两点:第一,氟利昂并不破坏使地球免受紫外线照射的臭氧层;第二,即使臭氧层真的变薄,也不会对人类健康造成危害。
无论结论如何,我们现在所要做的当然是保护臭氧层,为此,全世界的科学家都在努力。
1991年8月15日,前苏联“旋风”号火箭载着一颗前苏联的“气象—3”号卫星从普列谢茨克卫星发射场发射升空。该卫星上装有美国宇航局制造的一台全球臭氧层测绘光谱仪,可测量全球的臭氧层含量及其分布,监视大气层中出现的臭氧空洞。这是自1975年以后,美国和前苏联的第一次携手合作,其重视程度由此可见一斑。
臭氧层被破坏的主要原因是什么?
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。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。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。
臭氧层破坏机理有:
(1)、废气破坏臭氧层
废气中含有大量的氮氧化物(如N0和N02等),这些氮氧化物可以破坏掉大量的臭氧分子,从而造成臭氧层的破坏。
(2)、CFCs和哈龙对臭氧层的破坏
美国科学家莫里纳(Molina)和罗兰德(Rowland)提出:人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成臭氧层被破坏的元凶,最典型的是氯氟烃类化合物(CFCs)和含溴化合物哈龙(Halons)。
CFCs和哈龙在生产和使用过程中总是要泄漏的,泄漏后首先进入大气的对流层中。而这些物质在对流层中是化学惰性的,即它们在对流层中十分稳定,可以存在几十年甚至上百年不发生变化。但这些物质不可能总是存在于对流层中,通过极地的大气环流以及赤道地带的热气流上升,最终使这些物质进入平流层。然后又在风的作用下,把它们从低纬度地区向高纬度地区输送,在平流层内混合均匀。在平流层内,强烈的太阳紫外线照射使CFCs和Halons分子发生解离,释放出高活性的氯和溴的自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质,它们对臭氧破坏的化学机理如下:
R-Cl→R·+
Cl·
Cl·+O3→Cl0·+
O2
C10·+O3→Cl·+
2O2
溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧。据估算,一个氯原子自由基在失活以前可以破坏掉104—105个臭氧分子,而由Halon释放的溴原子自由基对臭氧的破坏能力是氯原子的30—60倍。而且,氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用,即二者同时存在时,破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和。
当然,臭氧空洞的形成除了以上的化学过程外,还有空气动力学过程和极地特殊的温度变化过程所参与的非均相的催化反应过程,这就是为什么臭氧空洞出现在两极以及多发生在春季。
臭氧层被破坏的原因是由于
人类过多地使用氯氟烃类化学物质(用CFCs表示)是臭氧层被破坏的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质,1930年由美国的杜邦公司投人生产。
在第二次世界大战后,尤其是进入20世纪60年代以后,氯氟烃大量用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。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。
而CFCs物质的非同寻常的稳定性使其在大气同温层中很容易聚集起来,其影响将持续一个世纪或更长的时间。在强烈的紫外辐射作用下,它们光解出Cl原子和Br原子,成为破坏臭氧的催化剂(1个氯原子可以破坏10万个臭氧分子)。
扩展资料:
一、臭氧层破坏对生物圈的影响
由于臭氧层中臭氧的减少,致使照射到地面的太阳光紫外线增强。其中波长为240~329nm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。
首先,紫外辐射增强使患呼吸系统传染病的人增加;受到过多的紫外线照射还会增加皮肤癌和白内障的发病率。此外,紫外线的增强对植物、水生生态系统也有潜在的危险,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。
二、机理
1、氟氯烃化合物
尽管耗竭的机理仍在不断的争论和探索中,但人们普遍认为主要是由人类活动产生的大量氮氧化物、氟氯烃化合物及其他痕量气体进入臭氧层所造成,氟氯烃化合物是致使其耗竭的祸首(尤其是氟里昂)。它们可长期、稳定地存在于高空,经光解产生活性氯自由基(C₁·)及氯氧自由基(C₁₀·),再起催化剂作用使臭氧(O₃)不断耗损。
2、其他化合物
耗竭的另一重要机制是超音速飞机排出的一氧化氮、二氧化氮起催化剂作用的一系列反应。人类文明制造的卤代烃、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿等许多用作制冷剂、发泡剂、清洗剂、雾化剂的化合物,都对臭氧(O₃)具有破坏作用。
参考资料来源:百度百科-臭氧层破坏物质
参考资料来源:百度百科-臭氧层破坏
臭氧层的破坏有哪些?
在离地面25~30千米的平流层中,有一个臭氧浓度很大的区域,称为臭氧层。
臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用,有效地阻挡了对地表生物有伤害作用的短波紫外线,尤其是能够有效吸收波长为200~300纳米的紫外线。该波长的紫外线,能够造成人和生物细胞破坏和死亡,或使生命的遗传基因发生变异,严重地危及人和其他生物的生存。臭氧层保护了地球生物免遭伤害,使地球生物正常生存和世代繁衍。因此实际上可以说,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,臭氧层是保护地球生命的天然屏障,是地表生物的“保护伞”。臭氧对地球生命具有如此特殊重要的意义,但其在大气中只是极其微小和脆弱的一层气体。人类的活动使大气中某些化合物含量增加,逐渐消耗和破坏臭氧层。
南极上空的臭氧层出现空洞测量表明,在过去10~15年间,每到春天南极上空的平流层臭氧都会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。从地面向上观测,高空的臭氧层已极其稀薄,与周围相比像是形成了一个“洞”,直径上千千米,“臭氧洞”就是因此而得名的。卫星观测表明,臭氧洞的覆盖面积有时甚至比美国的国土面积还要大。
科学家估计臭氧浓度每减少1%,会使地面增加2%的紫外辐射量,皮肤癌的发病率增加2%~5%,同时给地球生物带来灾难。在南极上空,臭氧量急剧下降,1984年已减少约50%,形成臭氧空洞,到1991年此空洞已扩展到整个南极上空。北极上空的臭氧空洞面积也有南极地区的1/5大。
科学家预测,人类如果不采取措施保护大气臭氧层,到2075年由于紫外线的危害,全世界将会有1.54亿人患皮肤癌,其中300多万人死亡,将有1800万人患白内障,代作物将减产7.5%,水产品将减产2.5%,材料损失将达47亿美元,光化学烟雾的发生率将增加30%,这将危及人类的生存和发展。臭氧层的重要性已引起了国际社会的普遍关注。
综上所述,酸雨、全球性气温升高和臭氧层的破坏是威胁人类生存的全球性三大污染问题。人类要可持续发展,解决这些问题迫在眉睫。
迅速“吞噬”臭氧分子,一个氯原子可以和10万个臭氧分子发生连锁反应;而氯原子在和臭氧分子作用后,又能迅速恢复原状,重新“攻击”其他的臭氧分子……就这样,臭氧分子被大量而迅速地吞噬掉了。1992年初,各国政府尤其是一些发达国家政府纷纷表态,计划在三