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臭氧层的破坏和挽救


实验室k / 2018-12-28

       现代分析化学测定的结果说明:围绕地球的臭氧层,在20世纪的后30年间已遭到严重的损耗破坏。南极上空臭氧总量1979年为290DU,1987年降为121DU,1991年降为110DU。1994年国际臭氧委员会宣布:1969年以来,全球臭氧总量减少了10%,南极上空下降了70%,南极上空已出现了大面积的臭氧洞。

       为什么地处高空的臭氧层会遭到破坏呢?这要从大气层的结构和性质来了解。

       从地表到对流层顶部,气温约从15℃降至-56℃(见图6.4.1),再往上到50km左右是平流层顶部,气温又升至约-2℃.对流层顶的低温,使水和一般污染物到此都凝结下落,保护了平流层。由于平流层中大气在垂直方向对流很少,而水平方向混合得快,有害污染物一旦进入平流层,可能在那里滞留数年之久,影响及整个地球。

       从对流层扩散到平流层的破坏臭氧的污染物主要为氮氧化物(NOx)和氯氟烃。如CFCl3、CF2Cl2等若干种氯和氟置换的甲、乙、丙烷的总称,商品名为氟里昂(freon)。另外,在平流层飞行的飞机直接把NO和H2O等排放入平流层。氮氧化物和氯氟烃是破坏臭氧层的主要物质。

       破坏臭氧层的机理是按链式反应进行的,一个污染物分子平均可破坏上千个O3分子,破坏O3的机理如下:

 

 

       大气中的臭氧只占大气组成的千万分之几,其中平流层臭氧占大气总臭氧的91%。在高度为15-35km处浓度较高,但也只有大气的十万分之一左右。

       化学家和物理学家一起,共同努力对臭氧进行科学研究,为人类做了好事:

       第一,精确测定臭氧的物理性质,臭氧对波长为220-330nm范围的紫外线有强吸收作用,大气中的臭氧能有效地吸收波长为290-320nm的中波段紫外线,因它照射到人体会降低人体免疫功能、危害呼吸器官和眼睛、增加皮肤癌的发病率。臭氧的存在使地球上的生命免受紫外线的伤害,提出散布在大气中的臭氧是“人类的保护伞”的观点,引起大家重视。

       第二,测定大气中臭氧含量逐新降低的实验事实,以化学科学的原理说明臭氧分子被破坏的原因,并从生物化学的研究说明大气中臭氧含量降低的危害:臭氧减少1%,到达地面的对人体有害的紫外线将增加2%,白色人种皮肤癌发病率增加4%。

       第三,从化学科学的研究说明大气中臭氧遭受破坏的主要原因是广泛地应用于制冷、工业溶剂、清洗剂和气溶胶中的氟里昂等氯氟烃。在国际上取得共识,签订公约,限制这些化学品的生产量、使用量和停用时间。

       由于全世界人民重视保护臭氧层,近年来臭氧层已经逐渐恢复。这是世界人民共同努力和环境和谐相处的可喜成果,也是化学对人类作出的贡献。


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