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臭氧層能自我恢復嗎?

在距離地球表面15-25公裏的高空,由於太陽的紫外線輻射,形成了環繞地球外層空間的臭氧層,是人類生存的保護傘。這就是大多數人對臭氧的了解。人類真正認識到臭氧是在1.50多年前。德國化學家拜因博士首次提出水電解和火花放電產生的氣味與自然界閃電後產生的氣味相同。Bein博士首先認為它的氣味類似於希臘語中的OZEIN(意思是“難聞的氣味”),因此將其命名為ozone。

自然界中的臭氧大多分布在距離地面20公裏-50公裏的大氣中,我們稱之為臭氧層。臭氧層中的臭氧主要是紫外線產生的。眾所周知,太陽光線中的紫外線分為長波和短波兩種。當大氣中的氧分子(含21%)受到短波紫外線照射時,氧分子會分解成原子態。氧原子極不穩定,容易與其他物質發生反應。例如,它與氫(H2)反應生成水(H2O),與碳(C)反應生成二氧化碳(CO2)。同樣,當它與氧分子(O2)反應時,會形成臭氧(O3)。臭氧形成後,由於其比重大於氧氣,會逐漸落到臭氧層底部。在下降的過程中,隨著溫度的變化(上升),臭氧的不穩定性越來越明顯,然後受到長波紫外線的照射,再次還原成氧氣。臭氧層保持氧氣和臭氧的動態平衡。

這麽廣闊的區域裏有多少臭氧?估計不到大氣的1/10萬。如果大氣中的臭氧全部集中在壹起,就只有三厘米的薄層。那麽,地球表面有臭氧嗎?答案是肯定的。大約1%的太陽紫外線可以到達地面。尤其是空氣汙染較輕的森林、山地、沿海地區,紫外線較多,臭氧豐富。

此外,閃電還會產生臭氧,臭氧分布在地球表面。正因為如此,雷雨過後,人們感覺空氣清新,也願意去郊外的森林、山林、海岸,去呼吸大自然的新鮮空氣,去欣賞大自然的美景,讓身心來壹次清爽的“沐浴”。這就是臭氧的作用,所以有人說臭氧是壹種幹凈清爽的氣體。臭氧具有極強的氧化性,少量的臭氧就會讓人神清氣爽;但過度氧化也使其具有殺傷作用。詳見自由基)。

編輯本段中臭氧層的作用

大氣臭氧層有三個主要功能。壹個是保護。臭氧層可以吸收陽光中波長在300微米以下的紫外線,主要是部分UV-B(波長290 ~ 300微米)和全部UV-C(波長< 290微米=),保護地球上的人類和動植物免受短波紫外線的傷害。只有長波UV-A和少量中波UV-B能輻射到地面,長波UV對生物細胞的傷害遠小於中波UV。因此,臭氧層就像太空服壹樣保護著地球上的生命。第二是加熱。臭氧吸收陽光中的紫外線,並將其轉化為熱能來加熱大氣。由於這種效應,大氣溫度結構在50km左右的高度有壹個峰值,地球上空從15到50 km有壹個增暖層。正是因為臭氧,平流層才存在。另壹方面,因為地球以外的行星上沒有臭氧和氧氣,所以沒有平流層。大氣的溫度結構對大氣的環流有著重要的影響,造成這種現象的原因也來自於臭氧的高分布。第三是溫室氣體的作用,在對流層上部和平流層底部,也就是在這個溫度非常低的高度,臭氧的作用也是非常重要的。如果這個高度的臭氧減少,就會產生降低地面溫度的動力。因此,臭氧的高度分布和變化是極其重要的。

臭氧是壹種無色氣體,有特殊氣味,故名“臭氧”。太陽飛出的帶電粒子進入大氣層,使氧分子分裂成氧原子,部分氧原子與氧分子重新結合形成臭氧分子。地面以上15 ~ 50 km高度的平流層集中了地球上約90%的臭氧,即“臭氧層”。

沒有陽光,地球上所有的生物都沒有生命。陽光由可見光、紫外光和紅外光組成。進入大氣的太陽光(包括紫外線)有55%能穿過大氣照射地球和海洋,其中40%是可見光,是綠色植物光合作用的驅動力;5%是波長為100 ~ 400 nm的紫外線,紫外線分為長波、中波、短波紫外線,長波紫外線可以殺菌。而波長在200 ~ 315 nm的短波紫外線對人體和生物是有害的。當它穿過平流層時,大部分被臭氧層吸收。因此,臭氧層成為了地球的天然屏障,保護地球上的生命免受強紫外線的傷害。然而,在最近的10年裏,地球上的臭氧層正在遭到破壞。

在此部分編輯臭氧層測量。

臭氧的測量包括垂直氣柱中臭氧總量的測量和臭氧濃度垂直分布的測量。測量方法分為直接法和間接法:前者采樣分析臭氧;後者是在臭氧層之外測量的,主要是通過光譜分析。臭氧測量結果,除了通常的單位外,還用多布森單位表示,記錄為DU,等於千分之壹厘米(標準狀態臭氧層為厚)。

臭氧的間接測量:光譜分析是觀測穿過大氣的直射或散射太陽光的光譜,進而計算臭氧含量及其垂直分布。在臭氧吸收區(見大氣臭氧層),直射或散射的太陽光穿過大氣,被臭氧分子吸收,被氣體分子和氣溶膠粒子散射。波長為λ的單色太陽光穿過大氣時,輻射強度減弱,服從比爾定律。測量臭氧常用的光學儀器有多布森分光光度計和M-83過濾式臭氧儀。多布森分光光度計被認為是測量臭氧的標準儀器。其他類型的儀器必須用它定期校準。M-83過濾臭氧儀主要用於蘇聯和壹些歐洲國家。全球臭氧分布也可以通過氣象衛星來測量。例如,後向散射紫外光譜儀(BUV)和紅外幹涉光譜儀(IRIS)被用於在余雲4號衛星上觀測大氣臭氧。前者測量大氣對太陽光的後向紫外散射,它在2500 ~ 3400埃接收12波段的紫外光譜,從而反映大氣臭氧含量的全球分布;後者不僅測量大氣溫度和濕度,還測量大氣臭氧(9.6微米波段,其中接收到四種波長的輻射)。將這兩臺光譜儀結合起來,可以探測大氣臭氧濃度隨高度的分布。例如,在余雲6號衛星上,有壹個邊緣輻射反演輻射計(LRIR),接收大氣臭氧9.6微米輻射波段的信息,用輻射傳輸方程進行反演,得到臭氧的垂直分布。

臭氧直接測量法是利用電化學或化學發光來測量臭氧含量,不受大氣透明度和天氣條件的限制,可以晝夜觀測。

臭氧測量方法各有利弊,為了獲得完整可靠的數據,往往需要對它們進行各種方式的補充和比較。

編輯這壹段中臭氧層的破壞

1.原因:地球上有壹層保護膜,存在於地球周圍的大氣中,也就是臭氧層,它會阻擋來自地球外部的紫外線,保護地球上的生物免受傷害。人類產生了大量會破壞臭氧層的物質,會破壞地球南北極的臭氧層。

2.影響:臭氧層的破壞造成地球紫外線的增加。紫外線會破壞包括DNA在內的生物分子,增加患皮膚癌和白內障的概率,與許多免疫系統疾病有關。海洋中的浮遊生物受到致命影響,海洋生態系統遭到破壞。農作物產量降低。強化溫室效應。

3.我們應該做什麽:使用含氯氟烴,購買空調、冰箱、汽車、噴霧劑等。,應該購買不含含氯氟烴的產品。

4.補充資料:大氣中的臭氧大部分集中在距地面約25~30公裏的平流層上部,稱為“臭氧層”。雖然名義上是壹層,但實際上各地的臭氧分布並不均勻,大氣中的臭氧總量很少,不到1ppm。這種極薄的臭氧層對於地球上的生命非常重要,因為臭氧可以吸收陽光中的紫外線,這些紫外線波長短,輻射致命,只有極少量可以通過將這些紫外線轉化為熱能到達地表。

由於臭氧與平流層中的氧氣、氧原子和其他紫外線保持動態平衡,生物圈主體部分的耗氧量和可能參與或影響此類反應(包括O3═O2+O'+2O3═3O2)的物質(如氯原子)向上排放,可能威脅“臭氧層”的臭氧含量,因此呼籲節能減排、植樹造林、自覺維護生態。

臭氧是氧的同素異形體(由相同的元素組成,但分子結構不同)。顧名思義,臭氧是另壹種刺鼻的氣味,所以臭名昭著。在大氣中10 km到50 km的高度,有相當濃度的臭氧,稱為臭氧層。

臭氧層大量損耗後,其吸收紫外線輻射的能力大大減弱,導致到達地球表面的紫外線B明顯增加,給人類健康和生態環境帶來諸多危害。目前,人們已經廣泛關註對人體健康、陸生植物、水生生態系統、生化循環、物質、對流層大氣成分和空氣質量的影響。

過度使用含氯氟烴(CFCs)是破壞臭氧層的主要原因。含氯氟烴(CFC)是壹種人造化學物質,由美國杜邦公司於1930投入生產。第二次世界大戰後,特別是60年後,開始廣泛應用,主要作為氣溶膠、制冷劑、發泡劑、化學溶劑等。此外,哈龍(用於滅火器)和氮氧化物也會導致臭氧層損耗。

在平流層,離地面20~30公裏處是臭氧的集中區,其中存在著氧原子(O)、氧分子(O2)和臭氧(O3)的動態平衡。而氮氧化物、氯、溴等活性物質和其他活性基團會破壞這種平衡,使其向臭氧分解方向偏移。氯氟化碳的非凡穩定性使其很容易聚集在平流層,其影響將持續壹個世紀或更長時間。在強烈的紫外線照射下,它們光解氯原子和溴原子,成為破壞臭氧的催化劑(壹個氯原子可以破壞654.38+百萬個臭氧分子)。

國際保護臭氧層日

1995 65438+10月23日,聯合國大會通過決議,確定從1995起,每年的9月16日為保護臭氧層國際日。旨在紀念1987年9月6日簽署的《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》,要求各方根據議定書及其修正案的目標,采取具體行動紀念這個特殊的日子。

設立“保護臭氧層國際日”的歷史背景

臭氧層破壞是當前全球性的環境問題之壹,自20世紀70年代以來壹直受到世界各國的關註。自1976以來,聯合國環境規劃署召開了各種國際會議,通過了壹系列保護臭氧層的決議。特別是在1985,發現了所謂的“南極臭氧洞”問題,國際上保護臭氧層的呼聲更加高漲。

1976年4月,聯合國環境規劃署理事會決定召開“評估整個臭氧層”國際會議,1977年3月,在美國華盛頓召開“專家會議”,有32個國家參加。會議通過了第壹份“臭氧層世界行動計劃”。該計劃包括監測臭氧和太陽輻射,評估臭氧消耗對人類健康、生態系統和氣候的影響,制定評估控制措施的成本和效益的方法,並要求聯合國環境規劃署設立壹個臭氧層問題協調委員會。該計劃提出了控制受控物質的生產和使用。

1980協調委員會提出了臭氧消耗對人類和地球生態系統構成嚴重威脅的評估結論。

在1981年,環境規劃署理事會設立了壹個工作組,其任務是擬訂壹項保護臭氧層的全球公約。

經過四年的努力,保護臭氧層的國際公約《保護臭氧層維也納公約》於1985年3月在奧地利維也納通過,並於1988年9月正式生效。該公約僅規定交換有關臭氧層的信息和數據,但對控制消耗臭氧層物質的規定沒有約束力。公約的宗旨和原則是正確的,促進了各國在保護臭氧層方面的合作研究和信息交流。

在《保護臭氧層維也納公約》的基礎上,為進壹步控制含氯氟烴,在審查世界各國含氯氟烴生產、使用和貿易統計數據的基礎上,經過多次國際會議的磋商和討論,於06年9月1987+06日在加拿大蒙特利爾會議上通過了《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》。

《蒙特利爾議定書》規定,參與該條約的各成員組織(國家或國家集團)將根據削減時間表凍結和削減五種氟利昂的生產和消費;凍結和減少三種溴化物的生產消耗。

五組氟利昂的消費大部分將從7月1凍結在1986的水平;從1993 7月1日起,其消費不得超過1986消費的80%;從1998 7月1,降為1986消費的50%。

《蒙特利爾議定書》實施後的調查表明,該議定書下的控制過程並不理想。

1989年3月至5月,聯合國環境規劃署召開了保護臭氧層倫敦會議和第壹次公約及議定書締約方會議——赫爾辛基會議,進壹步強調了保護臭氧層的緊迫性,並於1989年5月2日通過了《保護臭氧層赫爾辛基宣言》,鼓勵所有尚未加入《保護臭氧層維也納公約》和《消耗臭氧層公約》的國家。同意盡可能但不遲於2000年取消受控氟氯化碳的生產和使用,同時適當考慮到發展中國家的特殊情況;盡早控制和減少其他消耗臭氧層物質;加快替代產品和技術的研發;促進發展中國家獲得相關科學信息、研究成果和培訓,並尋求建立適當的金融機制,以促進以最低價格向發展中國家轉讓技術和替代設備。

65438+1990年6月20-29日,環境署在倫敦召開了《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》締約方第二次會議。57個締約國中有53個國家的環境部長或高級官員以及歐洲共同體的代表出席了會議。此外,40個非締約方的代表出席了會議。大會還通過了多項補充規定,修改和擴大了對臭氧層有害物質的管制範圍,管制物質由原來的兩類八類擴大到七類上百種。要求締約國在2000年或更早的時候逐步淘汰氟利昂和哈龍。到1995,四氯化碳將減少85%;到2000年將徹底淘汰。到2000年,三氯乙烷減少70%;2005年前將全部淘汰。

氮氧化物也會破壞臭氧層,比如NO2,在大氣中會發生以下反應:

2 NO2+O3 = N2O 5+O2 N2O 5+H2O = 2 HNO 3 4 HNO 3 = 4 NO2+2H2O+O2

相當於催化臭氧分解成氧氣。