问题：想要淘汰ODS物质,多多了解点臭氧知识
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时间：2007-02-25 00:12:25 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

什么是臭氧层？
我们所居住的地球周围。环绕着一层大气。这层大气的主要成分是氮和氧，约占99%以上。此外，还有少量的氩、二氧化碳、水汽和臭氧(O3)等等。虽然大气中二氧化碳、水汽和臭氧含量很少，但对整個地球气候的变化却影响很大。
包围地球的大气，其特性会随高度不同而有许多变化，科学家便依照气温梯度，来划分大气的垂直结构。最接近地表的是「对流层」，其次为「平流层」、「中气层」和「热气层」。热气层是大气的最外圈，大气愈向外愈稀薄，並沒有一条明显的界限。由于大气是受地球重力吸引而环绕在地球四周，因此离地表越近，空气密度越高，大约90%的空气都聚集在离地表30公里的范围之内；到了离地100公里处，大气密度已不及海平面的百万分之一，所以若与地球半径约6370公里相比，大气的确只有薄薄一层而已。
平流层的位置大约在离地10-50公里处，但大气中的臭氧绝大部分都集中在离地面大约25-30公里的平流层中，称为「臭氧层」。名虽为层，但实际上臭氧分布各地並不均匀，而且大气中臭氧的总含量非常少，尚不到1ppm。这极薄的一层臭氧，对于地球上的生命非常重要，因为臭氧能吸收阳光中的紫外线，将这些波长很短，而且有致命危险的辐射线，转換成热能，只有极少量能到达地表。紫外线会破坏包括DNA在内的生物分子，增加患皮肤癌、白内障的机率，而且和许多免疫系統疾病有关。此外，紫外线对于农作物，甚至海洋生态系都会造成负面影响。然而這层重要的臭氧已经受到严重破坏，而且清形一年比一年恶化。
臭氧层的作用
（1）保护作用
臭氧层能够吸收太阳光中的波长300μm以下的紫外线，主要是一部分中波紫外线UV-B和全部的短波紫外线UV-C（见图1-3和图1-4），保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的生物得以生存繁衍。
（2）加热作用
臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧，所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。
（3）温室气体作用
在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。
臭氧层破坏的原理
在平流层中，一部分氧气分子可以吸收小于240um波长的太阳光中的紫外线，并分解形成氧原子。这些氧原子与氧分子相结合生成臭氧，生成的臭氧可以吸收太阳光而被分解掉，也可与氧原子相结合，再度变成氧分子，形成了臭氧的动态平衡。
人类生产和使用大量CFCs受到短波紫外UV-C的照射，分解出CI?自由基，CI?自由基可以从臭氧分子中夺取一个氧原子，使O3变成普通的氧分子；形成的一个氧化氯很不稳定，与另一个氧原子结合，使CI?自由基再次游离出来，又可以重复上述反应。反应过程中释放的CI?自由基可以在平流层中存在好几年，因此一个CI?自由基能够消耗10万个臭氧分子就不足为怪了。一般情况下CFCs放出一个氯离子，但是剩下的基因可以通过与氧气等的后续反应，使CFCs中的全部氯都以破坏臭氧层的活动形态放出。
仅仅根据气相反应理论，臭氧减少的最明显的高度应在40km附近。但是实际上臭氧减少趋势最大的高度是20km附近。而20km附近正是臭氧浓度最高的区域，这一事实进一步说明了臭氧层破坏的严重性。这种气相反应经典理论，与实际臭氧层破坏状况不一致的原因现已找到。这是由于破坏臭氧的反应通常是在颗粒状气溶胶表面进行，即非相反应所造成的。正是非均相反应极大地破坏臭氧层才造成地极“臭氧空洞”。
南极臭氧空洞形成原理?
自从发现在南极上空存在臭氧空洞以后，为了查实和弄清臭氧层耗减及臭氧空洞形成的原因，美国宇航局(NASA)牵头组织了数十个科学家于1986年和1987年的9～11月，两次赴南极进行臭氧探险活动，寻求揭示臭氧空洞形成的机理。在第二次探险中获得了有效的探测结果，由此推理出臭氧空洞形成的机理。
人类所排放的CFCs主要在北半球，其中欧洲、俄罗斯、日本和北美洲约占总排放量的90%。这种不溶于水和不活泼的CFCs，前1～2年内在整个大气层下部并与大气混合。这种含有CFCs的大气从底部向上升腾，一直到达赤道附近的平流层。然后分别流向两极，这样经过整个平流层的空气几乎都含有相同浓度的CFCs。
然而由于地球表面的巨大差异，两极地区的气象状况是完全不同的。南极是一个非常广阔的陆地板块(南极洲)，周围又完全被海洋所包围，这种自然条件下产生了非常低的平流层温度。在南极黑暗酷冷的冬季(6～9月)，下沉的空气在南极洲的山地受阻，停止环流而就地旋转，吸入周围的冷空气，形成“极地风暴旋涡”。
这股“旋涡”上升到20km高空的臭氧层，由于这里温度非常低，形成了滞留的“冰云”。“冰云”中的冰晶微粒把空气中带来的CFCs和哈龙吸收在其表面，并不断积聚其中。当南极的春季来临(9月下旬)，阳光照向“冰云”时，冰晶溶化，释放出吸附的CFCs和哈龙。它们受到紫外线UV-C照射，分解出CI?和Br?并与臭氧反应生成CIO?和BrO?消耗臭氧。由于冰晶的吸附作用，积累的CFCs和哈龙在一段时间内集中分解出CI?和Br?再加上形成冰晶会发生各种各样的化学变化，促成了每年9～11月臭氧快速耗减，在特定高度臭氧几乎完全消失，导致臭氧空洞形成。?随着夏季的到来，南极臭氧层得到逐渐恢复，然而臭氧减少的空气可以传输到南半球的中纬度，造成全球规模的臭氧减少。
北极地区臭氧层破坏的原理
南极能够形成臭氧空洞，人们自然会联想到北极也可能发生臭氧空洞。根据这一推断，1989年初，来自几个国家的200个科学家又聚集到北极进行考察探测。他们发现北极的春天，臭氧层中的CIO浓度升高和臭氧浓度降低，两者之间有着显著的对应关系。只是北极没有极地大陆和高山，仅有一片海洋冰帽，形不成大范围强烈的“极地风暴”，所以不易生成像南极一样大的“臭氧空洞”。但是由于北极也有通过非均相反应破坏臭氧层的典型物质，因此在“极地风暴”可以生成的年份里，北极也可能发生大规模的臭氧层破坏，近几年北极出现的“臭氧空洞”便足以说明问题。对于北极臭氧层耗减的日益严重，已经变得十分引人注目。

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