环境地学环境地学uu环境地质学环境地质学uu环境地球化学环境地球化学uu污染气象学污染气象学uu环境海洋学环境海洋学uu环境土壤学环境土壤学人们为什么关注臭氧人们为什么关注臭氧207207宿舍宿舍uu臭氧臭氧uu臭氧层臭氧层uu臭氧层与人的关系臭氧层与人的关系uu大家来讨论大家来讨论臭氧臭氧uu臭氧是氧的臭氧是氧的同素异形体同素异形体，在常温下，它是，在常温下，它是 一种有特殊臭味的蓝色一种有特殊臭味的蓝色气体气体。臭氧层臭氧层uu臭氧层是指臭氧层是指大气层大气层的的平流层平流层中中臭氧臭氧浓度相浓度相 对较高的部分，其主要作用是吸收短波对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫紫 外线外线。大气层的臭氧主要以紫外线打击双。大气层的臭氧主要以紫外线打击双 原子的原子的氧气氧气，把它分为两个，把它分为两个原子原子，然后每，然后每 个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。臭氧个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。臭氧 分子不稳定，紫外线照射之后又分为氧气分子不稳定，紫外线照射之后又分为氧气 分子和分子和氧原子氧原子，形成一个继续的过程臭氧，形成一个继续的过程臭氧 氧气循环，如此产生臭氧层。自然界中的氧气循环，如此产生臭氧层。自然界中的 臭氧层大多分布在离地臭氧层大多分布在离地20502050千米的高空千米的高空 。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。uu大气臭氧层主要有三个作用。其一为保护作用大气臭氧层主要有三个作用。其一为保护作用 ，臭氧层能够吸收太阳光，臭氧层能够吸收太阳光 臭氧层阻挡紫外线臭氧层阻挡紫外线uu中的波长中的波长306.3nm306.3nm以以 下的紫外线，主要是一下的紫外线，主要是一 部分部分UVB(UVB(波长波长290290300nm)300nm)和全部的和全部的UVUV C(C(波长波长=290nm=290nm）保护地球上的人类和）保护地球上的人类和 动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外 线线UV-AUV-A和少量的中波紫外线和少量的中波紫外线UV-BUV-B能够辐射到能够辐射到 地面，长波紫外线对生物细胞的地面，长波紫外线对生物细胞的 伤害要比中伤害要比中 波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件保护波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件保护 伞保护地球上的生物得以生存繁衍伞保护地球上的生物得以生存繁衍 。uu补充：补充：UVUV是紫外线的缩写是紫外线的缩写 uuUVAUVA波长范围是波长范围是 320390nm 320390nm 长波黑斑效长波黑斑效 应紫外线应紫外线uuUVBUVB波长范围是波长范围是 280320nm 280320nm 中波红斑效应中波红斑效应 紫外线紫外线uuUVCUVC波长范围是波长范围是 280nm280nm以下以下 短波灭菌紫外线短波灭菌紫外线uuUVDUVD波长范围是波长范围是 100200nm 100200nm 真空紫外线真空紫外线uu其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外其二为加热作用，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大气温度结构在高度50km50km左右有一个峰，地左右有一个峰，地 球上空球上空151550km50km存在着升温层。正是由于存在着升温层。正是由于 存在着存在着 臭氧才有平流层的存在。而地球以外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气，所以也就不存在的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在 平流层。平流层。 大气的温度结构对于大气的循环具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有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的 高度分布。其三为高度分布。其三为 温室气体温室气体的作用，在的作用，在对流对流 层层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高上部和平流层底部，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。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的臭氧层的破坏臭氧层的破坏uu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 多数人认为，人类过多地使用多数人认为，人类过多地使用氯氟烃氯氟烃类化学物质（用类化学物质（用CFCsCFCs表表 示）是破坏臭氧层的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质，示）是破坏臭氧层的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质， 19301930年由美国的年由美国的杜邦公司杜邦公司投入生产。在投入生产。在第二次世界大战第二次世界大战后，后， 尤其是进入尤其是进入6060年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制制 冷剂冷剂、发泡剂、化工溶剂等。另外，哈龙类物质（用于灭火器、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。）、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗。 uu 如上文说述，在平流层内离地面 如上文说述，在平流层内离地面20203030千米的地方是臭千米的地方是臭 氧的集中层带，在这个臭氧层中存在着氧原子（氧的集中层带，在这个臭氧层中存在着氧原子（OO）、氧分子）、氧分子 （O2O2）和臭氧（）和臭氧（O3O3）的动态平衡。但是）的动态平衡。但是氮氧化物氮氧化物、氯氯、溴溴等等 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。而的方向转移。而CFCsCFCs物质的非同寻常的稳定性使其在大气物质的非同寻常的稳定性使其在大气同同 温层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。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破坏臭氧的催化剂（一个氯原子可以破坏1010万个臭氧分子）万个臭氧分子） 。臭氧空洞臭氧空洞 ozone hole ozone hole uu人类生产生活中向大气排放的氯氟烃等化人类生产生活中向大气排放的氯氟烃等化 学物质在扩散至平流层后与臭氧发生化学学物质在扩散至平流层后与臭氧发生化学 反应，导致臭氧层反应区产生臭氧含量降反应，导致臭氧层反应区产生臭氧含量降 低的现象。低的现象。由来及进展由来及进展uu19841984年，英国科学家首次发现南极上空出年，英国科学家首次发现南极上空出 现臭氧洞。现臭氧洞。uu由于臭氧层中臭氧的减少，照射到地面的由于臭氧层中臭氧的减少，照射到地面的 太阳光太阳光紫外线增强，其中波长为紫外线增强，其中波长为240329240329 纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤 作用，对生物圈中的作用，对生物圈中的生态系统生态系统和各种生物和各种生物 ，包括人类，都会产生不利的影响。，包括人类，都会产生不利的影响。南极臭氧层空洞的研究南极臭氧层空洞的研究uu经过跟踪、监测，科学家们找到了臭氧空经过跟踪、监测，科学家们找到了臭氧空 洞的成因：洞的成因：臭氧层损耗臭氧层损耗。一种大量用作制。一种大量用作制 冷剂、喷雾剂、发泡剂等化工制剂的氟氯冷剂、喷雾剂、发泡剂等化工制剂的氟氯 烃是导致臭氧减少的烃是导致臭氧减少的“ “罪魁祸首罪魁祸首” ”。另外，寒。另外，寒 冷也是臭氧层变薄的关键，这就是为什么冷也是臭氧层变薄的关键，这就是为什么 首先在地球南北极最冷地区出现臭氧空洞首先在地球南北极最冷地区出现臭氧空洞 的原因了。的原因了。三种解释三种解释uu对南极臭氧洞形成原因的解释有三种，即对南极臭氧洞形成原因的解释有三种，即 大气化学大气化学过程解释，太阳活动影响和过程解释，太阳活动影响和大气大气 动力学动力学解释。解释。uu大气化学规程解释大气化学规程解释大气化学过程解释，认为臭氧层中可以产生某 大气化学过程解释，认为臭氧层中可以产生某 种大气化学反应，将种大气化学反应，将3 3个个氧原子氧原子含量的臭氧（含量的臭氧（O3O3 ）分解为分子氧（）分解为分子氧（O2O2）和）和原子氧原子氧（OO），从而），从而 破坏了臭氧层；破坏了臭氧层；uu太阳活动影响解释太阳活动影响解释太阳活动影响解释，认为当太阳活动峰年（即 太阳活动影响解释，认为当太阳活动峰年（即 太阳活动强烈的时期）前后，太阳活动强烈的时期）前后，宇宙射线宇宙射线明显增强明显增强 ，促使双电子氮化物（如，促使双电子氮化物（如NO2NO2）与）与O3O3发生化学发生化学 反应，使得奇电子氮化物（如反应，使得奇电子氮化物（如NO3NO3）增加，）增加，O3O3 转换为转换为O2O2；uu大气动力学解释大气动力学解释 大气动力学解释认为，初春，极夜结束，太阳辐射大气动力学解释认为，初春，极夜结束，太阳辐射 加热空气，产生上升运动，将加热空气，产生上升运动，将对流层臭氧对流层臭氧浓度低浓度低 的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小，的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小， 容易出现臭氧洞。容易出现臭氧洞。北极呢？北极呢？uu20112011年，据国家卫星气象中心监测数据显示，风云三号卫星年，据国家卫星气象中心监测数据显示，风云三号卫星 臭氧总量探测仪在北极上空监测到一个明显的臭氧低值区，在臭氧总量探测仪在北极上空监测到一个明显的臭氧低值区，在 该低值区内臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右，部分地该低值区内臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右，部分地 区的臭氧总量达到了臭氧洞的标准区的臭氧总量达到了臭氧洞的标准(220DU)(220DU)。虽然没有形成南。虽然没有形成南 极上空那样规模的臭氧洞，但由于北半球人口密度远高于南半极上空那样规模的臭氧洞，但由于北半球人口密度远高于南半 球，臭氧低值区覆盖的范围内紫外线对人类健康的影响比南极球，臭氧低值区覆盖的范围内紫外线对人类健康的影响比南极 臭氧洞更重要。导致北极臭氧洞形成的主要原因是今年春季极臭氧洞更重要。导致北极臭氧洞形成的主要原因是今年春季极 寒冷的极涡内生成了极地平流层云，在太阳紫外线的作用下释寒冷的极涡内生成了极地平流层云，在太阳紫外线的作用下释 放出破坏臭氧的卤素原子放出破坏臭氧的卤素原子 uu 卫星近年来同期监测到的北半球臭氧总量分布，可以看出 卫星近年来同期监测到的北半球臭氧总量分布，可以看出 ：一般情况下在三月份北极地区的臭氧含量很高，大部分地区：一般情况下在三月份北极地区的臭氧含量很高，大部分地区 范围在范围在400DU400DU以上，其中接近或大于以上，其中接近或大于500DU500DU的区域占很大比的区域占很大比 例。而今年例。而今年3 3月份北极圈内的大部分地区臭氧总量降到了月份北极圈内的大部分地区臭氧总量降到了200200 300DU300DU，部分地区达到了臭氧洞的标准。，部分地区达到了臭氧洞的标准。单位解释单位解释uuDUDUuu臭氧浓度单位臭氧浓度单位 1DU=10-3 1DU=10-3 大气厘米大气厘米uu这是为了纪念英国科学家这是为了纪念英国科学家DobsonDobson而命名的而命名的uuppmppm是体积比浓度：是体积比浓度：Parts per millionParts per millionuu ppmppm是浓度（溶质质量分数）的一种是浓度（溶质质量分数）的一种 表示方法，表示方法，ppmppm表示百万分之一。表示百万分之一。