臭氧层破坏(2008年3月,西城分院,王振山)

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1、讲座六、臭氧层破坏（2008年3月，西城分院，王振山）一、臭氧层１、地球大气的垂直分层结构（对流层、平流层……）⑴、对流层平均厚度10～12km（赤道附近为16～18km，中纬度为10～12km，两极附近8～9km。夏厚、冬薄）。集中了大气中90.9%天气现象，污染物排放直接进入对流层。⑵、平流层对流层顶到约55km的大气层为平流层。其特点是：①、上热下冷（对流层顶部：-53～-83℃，平流层顶部：-3～0℃）。平流的下部：25km以下，温度随高度的增加保持不变或稍有上升，为一等温层。平流上部：25km～55km，温度随高度的增加而升高，到平流层顶，温度可接近0℃。这是因为在平流

2、层的上部存在一厚度约为20公里的臭氧层。该臭氧层能强烈吸收200～300nm的太阳紫外线，致使平流层上部的气层明显地增温。②、空气无对流，平流运动占显著优势。故污染物进入平流层后，它会由此而形成一薄层，使污染物遍布全球。进入平流层中的污染物，停留时间可达数十年之久。氮氧化物、氯化氢以及氟利昂有机制冷剂等能与臭氧层中的臭氧发生光化学反应，致使臭氧浓度降低，严重时臭氧层还可能出现“空洞”。地球表面上的紫外线将增强，从而导致地球上更多的人患有皮肤癌，地球上的生态系统也会受到极大的威胁。③、很少出现天气现象，透明度高。２、臭氧层⑴、臭氧层大气臭氧（O3）总量的90%存在于平流层中，而在距

3、地面15～35km范围的平流层里O3含量高，因而将这部分平流层称为“臭氧层”。φmax(O3)≈10×10-6出现在距地面约20～25km附近。⑵、大气中O3的含量臭氧（O3）属于大气的痕量组分，φ(O3)＜2×10-6，平均每１千万大气分子中只有３个O3分子。集中起来（在０℃下，沿垂直于地表的方向将大气中的O3压缩到101.3kPa，总厚只有3mm），相当于3mm厚薄层覆盖于地球表面。表示大气中O3含量的柱浓度法（始于1920年牛津大学多布森G.M.B.Dobson），采用“多布森”单位，符号D.U.(DobsonUnit)。1D.U.=10-5m(0℃，101.3kPa)，因

4、而，全球的臭氧浓度年平均值约为300D.U.。请回答：“臭氧层的主要成分是O3吗？”３、臭氧层的作用⑴、保护作用①、太阳紫外辐射的分区（Ultraviolet缩写UV）太阳紫外线分为三个波段：UV-C(100＜λ＜295nm)，UV-B(295nm＜λ＜320nm)，UV-A(320nm＜λ＜400nm)UV-C短波紫外辐射，UV-B中波紫外辐射，UV-A长波紫外辐射②、O3层吸收了99%以上来自太阳的紫外辐射，即吸收了全部的短波紫外线UV-C和大部分中波紫外线UV-B；只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射地面对地球上的生物产生影响。如果没有臭氧层这一天然屏障

5、，生命分子的蛋白质和基因物质（DNA）必然遭到破坏，地球上2/3的生物将失去繁殖能力。臭氧层对地球上生命的出现、延续和发展以及维持地球上的生态平衡起着重要作用。保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。9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。臭氧层的作用：平流层中的臭氧：吸收紫外线。（对流层中的臭氧：为温室气体。）⑵、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55km左右有一个峰，地球上空15～55km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

6、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。在大气层中，每天约有3.5×108kgO3生成和破坏。平流层O3形成和耗损的光化学反应理论，是Chapman（查普曼，British英国）于1930年提出的。上述O3的形成与O3的耗损两种过程同时存在，在正常情况下处于动态平衡，因而O3的保持稳定。在25km高度，O3的浓度可达5×1012分子/cm3（﹡如果没有紫外线或催化剂的作用，即使在250℃，O3的分解反应也是缓慢的。）⑶、温室作用在对流层顶部和平流层下部，即在气温很低的这一高度，臭氧层的存在非常重要。

7、由于O3有吸热作用，维持了地球表面的气温。如果没有臭氧层，将会增加地面气温下降的动力。由于臭氧有其特殊的性质，极易受各种因素的影响，所以臭氧层十分脆弱。卫星观测资料表明，自20世纪70年代以来，全球臭氧总量明显减少，1979年～1990年，全球臭氧总量大致下降了3%。南极附近臭氧量减少尤为严重，大约低于全球臭氧平均值30%～40%，出现了“南极臭氧洞”。二、臭氧层破坏的催化反应机制：20世纪70年代建立的活性催化物质的链式反应，一般表述为：因此，反应①和反应②是另一种导致反应③的