臭氧层被破坏的原因
➢ 臭氧层4亿年前形成，之后基 本未遭破坏，直至上世纪。
➢ 含“氯”和含“溴”的人工 化学品的排放
➢ 消耗臭氧层物质（ODS）共 6类96种，中国有6类16种， 包括：
➢ 全氯氟烃 (CFCs)，哈龙，四 氯化碳，甲基氯仿，甲基溴， 含氢氯氟烃(HCFCs)
➢ 用途：制冷剂、发泡剂、清 洗剂、灭火剂、气雾剂、化 工助剂、杀虫剂
➢ 自1975年以来，南极上空每年早春(南极10月份)总 臭氧浓度的减少超过30％。
➢ 1985年，南极上空臭氧层中心地带的臭氧浓度极为 稀薄，近95％被破坏，出现所谓的臭氧层“空洞”。
➢ 到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已经达2400 万km2。臭氧空洞发生的持续期间和面积不断延长 和扩大，1998年的持续期间为100天，比1995年增 加23天，而且臭氧洞的面积比1997年增大约15％， 几乎可相当于3个澳大利亚。
臭氧层空洞定义
定义：大气平流层中的 臭氧层浓度下降的现 象称为臭氧层空洞。 臭氧洞被定义为臭氧 的 柱 浓 度 小 于 200 D.U. ， 即 臭 氧 的 浓 度 较臭氧洞发生前减少 超过30%的区域。
Ozone hole
臭氧层破坏情况
2000年： 2800万平方公里
2001年： 2500万平方公里
第一讲 当前全球性 的环境问题
1 Global Issues
第二节 臭氧层的破坏
臭氧层的破坏 ozonosphere depletion
➢臭氧的科学发现与背景 ➢什么是臭氧层空洞 ➢臭氧层遭到破坏的主要原因 ➢臭氧层空洞的危害 ➢臭氧层保护的发展历程
NASA宣布，南极上空2000年9月3日 的臭氧层空洞面积达到2830万平方公 里 ，就像一个巨大的蓝色水滴。
冷媒
灭火器
发泡剂
CFCs和其他消耗臭氧化合物的特性
化学名字 化学式
CFC-11 CFC-12 CFC-113 CFC-114 四氯化碳 甲基氯仿 Halon-1211 Halon-1301 Halon-2402 HCFC-22
CCl3F CCl2F2 C2Cl3F3 C2Cl2F4 CCl4 CH3CCl3 CBrF2Cl CBrF3 C2Br2F4 CHF2Cl
臭氧层的作用
➢保护作用 吸收300µm以下的紫
外线，主要是一部分中波
UV-B（290－320µm)和 全部短波UV-C(<290µm) ➢加热作用
吸收紫外线转化为热能
➢温室气体的作用
臭氧减少会产生地面气 温下降的动力
将地球上臭氧压缩至1个大气 压，其厚度仅3mm
臭氧层的作用
大气对紫外线辐射的吸收
臭氧的科学发现与背景
➢ 臭氧在大气中的含量非常微少，仅占一亿分之一。 臭氧层存在于距地高度20～30km范围平流层中， 其中臭氧含量占这一高度上空气总量的十万分之一
➢ 臭氧含量虽然极微，却具有非常强烈的吸收紫外线 的功能，它能吸收波长为200～300 nm的紫外线。
➢ 正由于臭氧层能够吸收99％以上来自太阳的，对生 物具有极强的杀伤力的紫外辐射，从而保护了地球 上各种生命的存在、繁衍和发展， 维持着地球上的生态平衡。
科学家观察证实，近40年来，大气 中臭氧层的破坏和损耗越来越严重。
➢ 南极上空的臭氧层是在20亿年 里形成的，可是在一个世纪里就被破坏了60％。
➢ 北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄。 ➢ 欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％～15％，
西伯利亚上空甚至减少了35％。 ➢ 20世纪80年代，中国昆明上空臭氧平均含量减少
1.5％，北京减少5％。 ➢ 南极上空的臭氧层空洞一般每年8月份出现，9月份
至10月份空洞范围最大，12月份前后消失。
臭氧层遭到破坏的主要原因
臭氧层损耗原因目前还在探索之 中，仍然存在着不同的认识，但人类 排放的许多物质能引起臭氧层破坏已 成了不争的事实。这些物质主要有氟 氯烃(CFCs)、哈龙、氮氧化物、四氯 化碳以及甲烷等，其中破坏作用最大 的为哈龙与氟氯烃类物质。
化学物 质
来
源
用于火箭的燃料气溶胶、制冷 CFC-11, CFC-12 剂、发泡剂及溶剂
CFC-22
制冷剂
CFC-113
溶剂
甲基氯仿
溶剂
四氯化碳
生产 CFC 及粮食熏烟处理
哈龙 1301, 哈龙 1211
灭火器
氧化氮
工业活动副产品
二氧化碳
化石燃料燃烧副产品
甲烷
农业产品及采矿活动的副产品
CFC’s产品
消耗氧分子，产生臭氧 触
O3 + hv
媒
O2 + O
高能光子
氟氯碳化物
阳光照射
释放氯原子
和臭氧分子结合
分解成氧气 据估算，一个氯原子可以破坏10万个臭氧分
臭氧层的位置
臭氧在距地25km浓度最大
臭氧的科学发现与背景
➢ 全球大气中臭氧总量约有30亿吨，如果在摄氏零 度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的 臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的 总厚度只有3毫米左右。
➢ 这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反 映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法，采用多 布森单位（Dobson unit，简称D.U.）来表示，正 常大气中臭氧的柱浓度约为300 D.U.。界最伟大的发明 ➢ 无臭、无毒、不可燃、不伤物料 ➢ 常温常压下为气体，由液体转变为气体时
体积变得极大，并且吸收大量热能 ➢ 可溶解多种化学物，如香水、杀虫剂等 ➢ 表面张力低、溶解度大 ➢ 在低空对流层环境中相当稳定 ➢ 在大气中寿命达50至100年
HCFC-141b C2H3FCl2 HCFC-142b C2H3F2Cl
主要用途和来源
气溶胶喷射剂；发泡剂 气溶胶喷射剂；制冷剂；发泡
剂 溶剂 气溶胶喷射剂；制冷剂 溶剂 溶剂 阻燃剂 阻燃剂 阻燃剂 气溶胶喷射剂；制冷剂； 发泡剂；溶剂；阻燃剂 发泡剂；溶剂 发泡剂；溶剂
1992 年大气中 浓度/ppt
268 503 82 20 132 135 7 3 0.7
100 2 6
大气中寿命， τ/a
50 102 85 300 42 4.9 20 65 20
12.1 9.4 18.4
生成臭氧的光化反应
大气中最重要的两个吸 收体为O2和O3
O2 + hv
O + O （游离态）
O + O2 + M O3 + M