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臭氧层的损耗及其破坏原因


  虽然 平 流 层臭氧对地球生命具有特别重要的意义,然而事实上 臭氧层 在大气中只是极其微小和脆弱的一层气体 . 臭氧在大气中垂直高度的总含量相当于标准压力和温度下 3mm 左右厚度的气体层 . 在正常情况下,大气中的臭氧层处于动态平衡状态 . 当大气中没有其 虽然平流层臭氧对地球生命具有特别重要的意义,然而事实上臭氧层在大气中只是极其微小和脆弱的一层气体.臭氧在大气中垂直高度的总含量相当于标准压力和温度下3mm左右厚度的气体层.在正常情况下,大气中的臭氧层处于动态平衡状态.当大气中没有其他化学物质存在时,臭氧的形成和破坏速度几乎是相等的.
  
  关于臭氧层的生成和消耗,Chapman于1930年提出了一个纯氧体系的光化学反应机制来解释.其化学反应可表示如下:臭氧的生成 :O2à2O,O2+O=O3臭氧的损耗 :O3àO2+O这个理论在其后的三十年里,一直是居于统治地位的学说.但是1974年美国科学家Johnston对这一机制进行了定量的计算,发现Chapman机制中的臭氧损耗,即使加上平流层向对流层的臭氧输送,也只占其机制中臭氧生成的20%.这一结果表明,在平流层臭氧的动态平衡中,一定还存在其他更重要的臭氧损耗过程.因为尽管平流层大气远比对流层稀薄,但也含有一定量的水汽、含氮化合物和含卤族化合物等.其中的Y就是指平流层中的这三类物质,即奇氮(NO,N02)、奇氢(OH, H02)和奇氯(Cl, CIO)等.在上述反应过程中,物质Y破坏了一个臭氧分子,但Y本身却并不被消耗,它还可以继续破坏另一个臭氧分子.通过以上的臭氧生成及消耗反应过程,臭氧和氧气之间达到动态的化学平衡,大气中形成了一个较为稳定的富含臭氧的大气层.但如果Y这种物质大量增加,就会加大臭氧的损耗,从而破坏臭氧层的动态平衡.早在 20 世纪70年代初,美国环境科学家就已观察到臭氧层受损的现象.1984年,英国科学家首次确认在南极上空出现了臭氧层空洞.1985年美国“云雨一7”号卫星证实了这一情况,并测得空洞面积与美国领土相当,深度相当于珠穆朗玛峰的高度.1987年.原联邦德国发现北极上空出现了臭氧层空洞,其面积约为南极空洞的1/5. 1996年,世界气象组织发出警告说:四年以来,南极上空臭氧层空洞面积逐年扩大一倍,现约为2000万平方千米,是欧洲面积的2倍.并强调说南极洲大气层的臭氧层有出现完全消失的现象.最近有报道说,南极臭氧层空洞的面积现巳发展到美国领土面积的3倍,达2830万平方千米.1997年,俄罗斯科学家发现西伯利亚上空出现了巨大的臭氧层空洞,它东起堪察加半岛,西至与挪威接壤的科拉半岛,面积达1500万平方干米;同年,在南美洲的阿根廷和智利上空也发现了面积为1000多平方干米的新臭氧空洞.我国科学家也发现中国上空臭氧总量减少的现象,并发现在6-9月间,青藏高原上空存在一个臭氧耗损中心,现正在深入研究中.199 7 年至今,在对南极臭氧洞的观测中,发现观测到的臭氧洞发生的时间在提前,连续三年南极臭氧洞从每年的冬初即开始.2000年臭氧洞的持续时间超过了100天,是南极臭氧洞发现以来的最长记录,而且臭氧洞的面积也比1997年的显著增大,几乎相当于三个澳大利亚.这一迹象表明,南极臭氧洞的损耗状况仍在恶化之中.保护臭氧层己刻不容缓.科学研究己证实对臭氧层构成破坏的人工产物主要有两类:氯氟烃化合物与甲基澳.193 0 年,氯氟烃作为致冷剂面世,随后在工业制冷、家用冰箱、空调、气溶胶喷雾器等领域广泛应用,而今世界范围内氯氟烃的年生产能力己高达100多万吨.这种碳氟化合物的分子可以上升直达平流层,在吸收紫外辐射后离解,释放出氯袭击臭氧分子,经一连串反应使其转变为普通的氧分子,使臭氧浓度降低,直接威胁臭氧层.氯氟烃催化臭氧分解的理论1976年己得到实验证实.甲基澳,大洋中海藻每年自然释放甲基澳气体量达数十万吨,但大部分被海洋及大气循环净化了.而为了杀灭田地及粮仓里的昆虫和啮齿动物,世界农业化学工业每年生产使用约5. 3万吨甲基澳,难以自然净化.甲基滨极不稳定,容易快速转化成氧化澳,根据法国全国科学研究中心的高层大气物理学和化学实验室的研究显示,以等量的分子计算,氧化澳对臭氧的破坏力比氯氟烃所产生的氧化氯要大60倍.臭氧层的破坏引起了国际社会的高度关注.目前科学家已经研制出了氯氟烃的替代品,许多国家已经开始减少使用氯氟烃,一些发达国家己经决定到本世纪停止使用氯氟烃.我国也正在逐步减少氯氟烃的生产量和使用量,到2010年,我国将完全停止使用氯氟烃.2012年停止使用甲基澳
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