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1、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
2、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 km24 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
3、收日光中波长 2.010-7 m3.010-7 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。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、
4、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。如上文说述，在平流层内离地面 2030 千米的地方是臭氧的集中层带，在这个臭氧层中存在着氧原子（O）、氧分子（O2）和臭氧（O3）的动态平衡。但是氮氧化物、氯、溴等活性物质及其他活性基团会破坏这个平衡，使其向着臭氧分解的方向转移。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氯原子和溴原子，成为破坏臭氧的催化剂（一个氯原子可以破坏 10 万个臭氧分子）。空调、电冰箱用的制冷剂氯氟烃其商品名叫氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定，游荡 10
5、 年左右的时间进入同温层，直至穿出臭氧层。穿出臭氧层后，在强烈紫外线的作用下，氯氟烃迅速分解，产生氯原子，氯原子极为活泼，专门拆散臭氧分子，使臭氧层逐渐变薄，出现空洞。人类已经把 1500 万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用，大部分还在大气中游荡，因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃，臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的因素。四、臭氧层的现象及发展到 1994 年，南极上空的臭氧层破坏面积已达 2400 万平方
6、公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了 1015，西伯利亚上空甚至减少了 35。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。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。卫星观测资料表明，自世纪年代以来，全球臭氧总量明显减少，年年，全球臭氧总量大致下降了。南极附近臭氧量减少尤为严重，大约低于全球臭氧平均值% % ，出现了“南极臭氧洞”。自年发现“臭氧洞”以来倒年它变得既宽又深，年虽然有所缓解，但年以后到年代的前几年里，每年南半球春季都出现很强的“臭氧洞”，年到年南极臭氧洞还在扩大。最近从安装在俄罗斯和美国卫星
7、上的探测器发回的数据获悉，“南极臭氧洞”面积已达平方千米，最薄处只有多布森单位（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。中新网 2002 年 9 月 19 日电：据英国独立报18 日报道说，澳大利亚科学家发现，南极上空臭氧层上的臭氧洞已开始萎缩，并将在 2050 年消失。报道说，据科学数据显示，大气层中破坏臭氧层的氯含量正在减少，因为自 1987 年的蒙特利尔环保协议之后，全球禁止在冰箱和空调中再使用氟氯碳化物(CFCs)。独立报说，负责此项研究的是澳大利
8、亚大气科学家弗雷泽。他认为，这是个大新闻，也正是人们等待的好消息。中新网 2003 年 8 月 1 日电 科学家表示，他们首次发现确切证据显示南极臭氧层正在恢复到原来的健康状况。一个美国科学家小组发现，臭氧层受到破坏的速度正在出现显著下降。然而，科学家们也表示，臭氧层巨洞的完全弥合也至少需要 50 年的时间。这些研究结果是科学家们对过去 20 年来通过卫星和地面仪器收集的数据进行分析处理得出的。研究人员表示，1987 年签署的首个全球环境保护条约蒙特利尔议定书是造成臭氧层逐渐弥合的原因之一。 新华网圣地亚哥 2004 年月日电 根据智利气象局日的报告，自九月中旬以来，南极上空的臭氧层空洞面积已
9、经减少了，目前为万平方公里。报告指出，当前臭氧层空洞的面积远远小于过去十年间月底的平均值，与年同期的观测结果相当。世界气象组织于 2005 年 9 月 16 日发布消息说，南极洲上空的臭氧层空洞在今年 9 月中旬已达 2700 万平方公里，接近在 2003 年观测到的臭氧层空洞面积的历史最高纪录。世界气象组织专家盖尔布罗滕博士对媒体表示，南极洲上空目前的臭氧层空洞可能将在一星期后扩大到 2800 万平方公里，接近 2003 年时 2900 万平方公里的纪录。但根据现有观察，这一空洞的面积变化比较平稳，或许不会打破历史最高纪录。布罗滕还指出，南极洲上空这几年的臭氧层空洞变化主要受气候以及污染因素
10、影响，并且经常在 9 月中旬到 9 月底就已达到最大面积。目前的臭氧层空洞面积表明，臭氧层损耗仍在继续。这种损耗速度很慢，还需要 5 到 10 年的观察才能有一个关于臭氧层变化的可靠结论。此前一些专家有关臭氧层恢复的说法仍有待证实。数据显示，南极臭氧层空洞在每年月面积达到最大。最新的观测结果似乎表明臭氧层空洞扩大的趋势今年有所抑制。本次报告中的数据来自智利的地面观测站，并得到空间卫星观测结果的证实。五、臭氧层破坏的危害如上文说述，在平流层内离地面千米的地方是臭氧的集中层带，在这个臭氧层中存在着氧原子（）、氧分子（）和臭氧（）的动态平衡。但是氮氧化物、氯、溴等活性物质及其他活性基团会破坏这个平衡
11、，使其向着臭氧分解的方向转移。而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氯原子和溴原子，成为破坏臭氧的催化剂（一个氯原子可以破坏万个臭氧分子）。人类已经把万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用，大部分还在大气中游荡，因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃，臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的因素。由于臭氧有其特殊的性质，并易受各种因素的
12、影响，所以臭氧层又是十分脆弱的。卫星观测资料表明，自世纪年代以来，全球臭氧总量明显减少，年年，全球臭氧总量大致下降了。南极附近臭氧量减少尤为严重，大约低于全球臭氧平均值，出现了南极臭氧洞。自年发现臭氧洞以来倒年它变得既宽又深，年虽然有所缓解，但年以后到年代的前几年里，每年南半球春季都出现很强的臭氧洞，年到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平方千米，最薄处只有多布森单位（，相当于毫米厚度）。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。中新网年月日
13、电：据英国独立报日报道说，澳大利亚科学家发现，南极上空臭氧层上的臭氧洞已开始萎缩，并将在年消失。报道说，据科学数据显示，大气层中破坏臭氧层的氯含量正在减少，因为自年的蒙特利尔环保协议之后，全球禁止在冰箱和空调中再使用氟氯碳化物。独立报说，负责此项研究的是澳大利亚大气科学家弗雷泽。他认为，这是个大新闻，也正是人们等待的好消息。中新网年月日电科学家表示，他们首次发现确切证据显示南极臭氧层正在恢复到原来的健康状况。一个美国科学家小组发现，臭氧层受到破坏的速度正在出现显著下降。然而，科学家们也表示，臭氧层巨洞的完全弥合也至少需要年的时间。这些研究结果是科学家们对过去年来通过卫星和地面仪器收集的数据进行
14、分析处理得出的。研究人员表示，年签署的首个全球环境保护条约蒙特利尔议定书是造成臭氧层逐渐弥合的原因之一。新华网圣地亚哥年月日电根据智利气象局日的报告，自九月中旬以来，南极上空的臭氧层空洞面积已经减少了，目前为万平方公里。报告指出，当前臭氧层空洞的面积远远小于过去十年间月底的平均值，与年同期的观测结果相当。世界气象组织于年月日发布消息说，南极洲上空的臭氧层空洞在今年月中旬已达万平方公里，接近在年观测到的臭氧层空洞面积的历史最高纪录。世界气象组织专家盖尔布罗滕博士对媒体表示，南极洲上空目前的臭氧层空洞可能将在一星期后扩大到万平方公里，接近年时万平方公里的纪录。但根据现有观察，这一空洞的面积变化比较
15、平稳，或许不会打破历史最高纪录。布罗滕还指出，南极洲上空这几年的臭氧层空洞变化主要受气候以及污染因素影响，并且经常在月中旬到月底就已达到最大面积。目前的臭氧层空洞面积表明，臭氧层损耗仍在继续。这种损耗速度很慢，还需要到年的观察才能有一个关于臭氧层变化的可靠结论。此前一些专家有关臭氧层恢复的说法仍有待证实。数据显示，南极臭氧层空洞在每年月面积达到最大。最新的观测结果似乎表明臭氧层空洞扩大的趋势今年有所抑制。本次报告中的数据来自智利的地面观测站，并得到空间卫星观测结果的证实。 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 240329 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。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。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，强烈的紫外辐射促使皮肤老化。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
