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南極為什麽出現臭氧層空洞

臭氧在大氣中從地面到70千米的高空都有分布,其最大濃度在中緯度24千米的高空,向極地緩慢降低,最小濃度在極地17千米的高空。20世紀50年代末到70年代就發現臭氧濃度有減少的趨勢。1985年英國南極考察隊在南緯60°地區觀測發現臭氧層空洞,引起世界各國極大關註。臭氧層的臭氧濃度減少,使得太陽對地球表面的紫外輻射量增加,對生態環境產生破壞作用,影響人類和其他生物有機體的正常生存。關於臭氧層空洞的形成,在世界上占主導地位的是人類活動化學假說:人類大量使用的氯氟烷烴化學物質(如制冷劑、發泡劑、清洗劑等)在大氣對流層中不易分解,當其進入平流層後受到強烈紫外線照射,分解產生氯遊離基,遊離基同臭氧發生化學反應,使臭氧濃度減少,從而造成臭氧層的嚴重破壞。為此,於1987年在世界範圍內簽訂了限量生產和使用氯氟烷烴等物質的蒙特利爾協定。另外還有太陽活動說等說法,認為南極臭氧層空洞是壹種自然現象。關於臭氧層空洞的成因,尚有待進壹步研究。 2008年形成的南極臭氧空洞的面積到9月第二個星期就已達2700萬平方公裏,而2007年的臭氧空洞面積只有2500萬平方公裏。2000年,南極上空的臭氧空洞面積達創記錄的2800萬平方公裏,相當於4個澳大利亞。科學家目前尚不清楚2008年的臭氧空洞面積是否會打破這個記錄。 科學家認為,去年臭氧空洞面積較小的主要原因在於氣候,而不是因為破壞臭氧層的化學氣體排放減少。英國南極考察科學家阿蘭·羅傑說,去年南極上空臭氧空洞縮小在歷史記錄上應被看作是個別現象。因此,臭氧層空洞面積有可能進壹步擴大。 大氣圈的臭氧入不敷出,濃度降低。科學家在1985年首次發現: 1984年9、10月間,南極上空的臭氧層中,臭氧的濃度較20世紀70年代中期降低40%,已不能充分阻擋過量的紫外線,造成這個保護生命的特殊圈層出現“空洞”,威脅著南極海洋中浮遊植物的生存。據世界氣象組織的報告:1994年發現北極地區上空平流層中的臭氧含量,也有減少,在某些月份比20世紀60年代減少了25-30%。而南極上空臭氧層的空洞還在擴大,1998年9月創下了面積最大達到2500萬Km2的歷史記錄。 臭氧層為什麽會出現“空洞”?許多科學家認為,是使用氟利昂作制冷劑及在其他方面使用的結果。氟利昂由碳、氯、氟組成,其中的氯離子釋放出來進入大氣後,能反復破壞臭氧分子,自己仍保持原狀,因此盡管其量甚微,也能使臭氧分子減少到形成“空洞”。我國科學家新近提出,僅僅是氟利昂的作用還不夠,太陽風射來的粒子流在地磁場的作用下向地磁兩極集中,並破壞了那裏的臭氧分子,這才是主要原因。(楊學祥,1999)而無論如何,人為地將氯離子送進大氣,終是壹種有害行為。 本世紀70年代,當時英國的科學家通過觀測首先發現,在地球南極上空的大氣層中,臭氧的含量開始逐漸減少,尤其在每年的9-10月(這時相當於南半球的春季)減少更為明顯。美國的“雲雨7號”衛星進壹步探測表明,臭氧減少的區域位於南極上空,呈橢圓形,1985年已和美國整個國土面積相似。這壹切就好像天空塌陷了壹塊似的,科學家把這個現象稱為南極臭氧洞。南極臭氧洞的發現使人們深感不安,它表明包圍在地球外的臭氧層已經處於危機之中。於是科學家在南極設立了研究中心,進壹步研究臭氧層的破壞情況。1989年,科學家又赴北極進行考察研究,結果發現北極上空的臭氧層也已遭到嚴重破壞,但程度比南極要輕壹些。 臭氧是大氣中的微量氣體之壹,其主要濃集在平流層中20-25km的高空,即大氣的臭氧層。臭氧層對保護地球上的生命界以及調節地球的氣候都具有極為重要的作用。然而,近些年來,由於在平流層內運行的飛行器日益增多,人類活動產生的壹些痕量氣體如NO。和氯氟烴等進入平流層,使臭氧層遭到破壞,以致於在南極上空出現了“臭氧空洞”。 導致大氣中臭氧減少和耗竭的物質,主要是平流層內超音速飛機排放的大量NO。以及人類大量生產與使用的氯氟烴化合物(氟利昂),如CFCl3(氟利昂-11)、CF2Cl2(氟利昂-12)等。1973年,全球這兩種氟利昂的產量達480萬、,其大部分進入低層大氣,再進入臭氧層。氟利昂在對流層內性質穩定,但進入臭氧層後,易與臭氧發生反應而消耗臭氧,以致降低臭氧層中O3濃度。

編輯本段臭氧層空洞成因

對南極臭氧洞形成原因的解釋有三種,即大氣化學過程解釋,太陽活動影響和大氣動力學解釋。

大學化學規程解釋

大氣化學過程解釋,認為臭氧層中可以產生某種大氣化學反應,將3個氧原子含量的臭氧(O3)分解為分子氧(O2)和原子氧(O),從而破壞了臭氧層;

太陽活動影響解釋

太陽活動影響解釋,認為當太陽活動峰年(即太陽活動強烈的時期)前後,宇宙射線明顯增強,促使雙電子氮化物(如NO2)與O3發生化學反南極上空的臭氧層空洞

應,使得奇電子氮化物(如NO3)增加,O3轉換為O2;

大氣動力學解釋

大氣動力學解釋認為,初春,極夜結束,太陽輻射加熱空氣,產生上升運動,將對流層臭氧濃度低的空氣輸入平流層,使得平流層臭氧含量減小,容易出現臭氧洞。壹般認為,在人為因素中,工業上大量使用氟裏昂氣體是破壞臭氧層的主要原因之壹。通常,氟裏昂是比較穩定的物質,然而,當它被大氣環流帶到平流層(16公裏~30公裏)時,由於受太陽紫外線的照射,容易形成遊離的氯離子。這些氯離子非常活潑,容易與臭氧起化學反應,把臭氧(O3)變成氧分子(O2)和氧原子(O),從而使臭氧總量減少,形成了臭氧洞。本來,在離地20公裏~30公裏的大氣層內,是臭氧集中分布的地帶,稱作臭氧層,太陽輻射透過這層大氣時,大量的臭氧吸收了波長較短的紫外線輻射(0.20微米~0.30微米波段),大大減弱了到達地面太陽輻射中的紫外線強度。然而,若臭氧層的臭氧含量大大減少,則吸收太陽紫外線輻射的能力減弱,到達地面的太陽輻射強度會增大。從醫學上來說,較短波的紫外線輻射殺傷能力最大,能殺死細胞,破壞生物細胞內的遺傳物質,如染色體、脫氧核糖核酸等,嚴重時會導致生物的遺傳病,產生突變體,導致人類的皮膚癌。強烈的紫外線還可以穿透海洋10米~30米,使海洋浮遊植物的初級生產力降低四分之三左右,抑制浮遊動物生長。人們壹旦了解了臭氧洞的危害和形成原因,相信會對臭氧洞演變的預測和防止提出新的理論和方法。在臭氧層內各地分布不均勻,世界三極地區即南極、北極和青藏高原氣候寒冷,臭氧層微薄。某處臭氧層中臭氧含量的減少等於在屋頂上開了天窗,如果減少到正常值的50%以上,人們形象地說這是個臭氧洞。臭氧洞可以用壹個三維的結構來描述,即臭氧洞的面積、深度及延續時間。 南極臭氧洞2000年9月3日南極上空的臭氧層空洞面積達到2830平方公裏,超出中國面積兩倍以上,相當於美國領土面積的3倍。這是迄今觀測到的最大的臭氧層洞。圖中覆蓋在南極上空如同蘭色水滴的就是就是衛星觀測到的臭氧洞.南極是壹個非常寒冷的地區,終年被冰雪覆蓋,四周環繞著海洋。1985 年,英國科學家法爾曼等人在南極哈雷灣觀測站發現:1977-1984年每到春天南極上空的臭氧濃度就會減少約 30%,有近 95% 的臭氧被破壞。1985年前南極臭氧洞大小和深度,大約以兩年為消長周期。近年臭氧洞的深度和面積等仍在繼續擴展。

編輯本段臭氧層空洞的危害

10多年來,經科學家研究;大氣中的臭氧每減少1%。照射到地面的紫外線就增加2%,人的皮膚癌就增加3%,還受到白內障、免疫系統缺陷和發育停滯等疾病的襲擊。現在居住在距南極洲較近的智利南端海倫娜岬角的居民,已嘗到苦頭,只要走出家門,就要在衣服遮不住的膚面,塗上防曬油,戴上太陽眼鏡,否則半小時後,皮膚就曬成鮮艷的粉紅色,並伴有癢痛;羊群則多患白內障,幾乎全盲。據說那裏的兔子眼睛全瞎,獵人可以輕易地拎起兔子耳朵帶回家去,河裏捕到的鮮魚也都是盲魚。 推而廣之,若臭氧層全部遭到破壞,太陽紫外線就會殺死所有陸地生命,人類也遭到“滅頂之災”,地球將會成為無任何生命的不毛之地。可見,臭氧層空洞已威脅到人類的生存了。 1987年,主要工業國簽署了《蒙特利爾公約》,要求逐步停止使用危害臭氧層的化學物質。而且現在,已有更健康的第三代制冷劑出現了,這就是氨。氨是自然存在的物質,由氫和氮元素組成,對環境影響微乎其微。 臭氧是壹種溫室氣體,它的存在可以使全球氣候增暖。但是,臭氧與其它溫 室氣體不同,這是自然界中受自然因子(太陽輻射中紫外線對高層大氣氧分子進光化作用而生成)影響而產生,並不是人類活動排放產生的。臭氧除了能夠對氣候變化產生影響,從而影響環境和生態外,還對人類健康產生強烈的直接影響。由實驗及實際觀測推論會造成以下的影響。

對人類健康影響

1.增加皮膚癌:臭氧減少1%,皮膚癌患者增加4%-6%,主要是黑色素癌。 2.損害眼睛,增加白內障患者。 3.削弱免疫力,增加傳染病患者。

對生態影響

1.農產品減產及其品質下降。試驗200種作物對紫外線輻射增加的敏感性,結果2/3有影響,尤其是大米、小麥、棉花、大豆、水果和洋白菜等人類經常食用的作物。估計臭氧減少1%,大豆減產1%。 2.減少漁業產量。紫外線輻射可殺死10米水深內的單細胞海洋浮遊生物 。實驗表明,臭氧減少10%,紫外線輻射增加20%,將會在15天內殺死所有生活在10米水深內的鰻魚幼魚。 3.破壞森林。 據研究,臭氧減少影響人類健康及生態系統的主要機制是紫外線輻射的增加會破壞核糖核酸(DNA),以改變遺傳信息及破壞蛋白質。除了影響人類健康和生態外,因臭氧減少而造成的紫外輻射增多還會造成對工業生產的影響,如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。

編輯本段國際保護臭氧層日

1995年1月23日,聯合國大會通過決議,確定從1995年開始,每年的9月16日為“國際保護臭氧層日”。聯合國大會確立“國際保護臭氧層日”的目的是紀念1987年9月16日簽署的《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》,要求所有締約的國家根據“議定書”及其修正案的目標,采取具體行動紀念這壹特殊日子。 聯合國環境規劃署自1976年起陸續召開了各種國際會議,通過了壹系列保護臭氧層的決議。尤其在1985年發現了在南極周圍臭氧層明顯變薄,即所謂的“南極臭氧洞”問題之後,國際上保護臭氧層以及保護人類子孫後代的呼聲更加高漲。 大事記 1977年4月,聯合國環境規劃署理事會在美國華盛頓哥倫比亞特區召開了有32個國家參加的“評價整個臭氧層”國際會議。 會議通過了第壹個“關於臭氧層行動的世界計劃”。這個計劃包括監測臭氧和太陽輻射、評價臭氧耗損對人類健康影響、對生態系統和氣候影響等,並要求聯合國環境規劃署建立壹個臭氧層問題協調委員會。 1980年,協調委員會提出了臭氧耗損嚴重威脅著人類和地球的生態系統這壹評價結論。 1981年,聯合國環境規劃署理事會建立了壹個工作小組起草保護臭氧層的全球性公約。 經過4年的艱苦工作,1985年4月,在奧地利首都維也納通過了有關保護臭氧層的國際公約——《保護臭氧層維也納公約》。該公約從1988年9月生效。 這個公約只規定了交換有關臭氧層信息和數據的條款,但是對控制消耗臭氧層物質的條款卻沒有約束力。以後在《保護臭氧層維也納公約》基礎上,聯合國環境規劃署為了進壹步對氯氟烴類物質進行控制,在審查世界各國氯氟烴類物質生產、使用、貿易的統計情況後,通過多次國際會議協商和討論,於1987年9月16日在加拿大的蒙特利爾會議上,通過了《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》,並於1989年1月1日起生效。蒙特利爾議定書規定,參與條約的每個成員組織,將凍結並依照縮減時間表來減少5種氟利昂的生產和消耗,凍結並減少3種溴化物的生產和消耗。5種氟利昂的大部分消耗量,從1989年7月1日起凍結在1986年使用量的水平上;從1993年7月1日起,其消耗量不得超過1986年使用量的80%;從1998年7月1日起,減少到1986年使用量的50%。 蒙特利爾議定書實施後的調查表明,根據議定書規定的控制進程及效果並不理想。1989年3月~5月,聯合國環境規劃署連續召開了保護臭氧層倫敦會議與《公約》和《議定書》締約國第壹次會議——赫爾辛基會議,進壹步強調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》,鼓勵所有尚未參加《保護臭氧層維也納公約》及《蒙特利爾議定書》的國家盡早參加;同意在適當考慮發展中國家特別情況下,盡可能地但不遲於2000年取消受控制氯氟烴類物質的生產和使用;盡可能早地控制和削減其它消耗臭氧層的物質;加速替代產品和技術的研究開發;促進發展中國家獲得有關科學情報、研究成果和培訓,並尋求發展適當資金機制促進以最低價格向發展中國家轉讓技術和替換設備。1990年6月20~29日,聯合國環境規劃署在倫敦召開了關於控制消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書締約國第二次會議。57個締約國中的53個國家的環境部長或高級官員及參加議定書的歐洲***同體的代表參加了會議。此外,還有49個非締約國的代表出席了會議。這次會議又通過了若幹補充條款,修正和擴大了對有害臭氧層物質的控制範圍,受控物質從原來的2類8種擴大到7類上百種。規定締約國在2000年或更早的時間裏淘汰氟利昂和哈龍;四氯化碳到1995年將減少85%,到2000年將全部被淘汰;到2000年,三氯乙烷將減少70%,2005年以前全部被淘汰。這次會議對第壹次會議通過的議定書中未涉及到“過渡物質”——氫氟氯烴(HCFCs)(這種物質對臭氧層的潛在危險遠小於氟利昂),也提出了反對無節制地使用的要求。蒙特利爾議定書締約國第二次會議建立了國際臭氧層保護基金會,最初3年的金額為2.4億美元。這筆錢將主要用於發展中國家氟裏昂替代物的研究、人員培訓和進行區域研究,並要面向發展中國家發展的整體需求。 到目前為止,已有150多個政府批準了這項條約。生產和消費氯氟烴(CFCs)和其它消耗臭氧層物質(ODS)已經被奇跡般地減少了將近70%。氯氟烴的重復利用被廣泛地采用。而且,臭氧安全技術現在已經可行並被廣泛采用。監測表明,大氣中消耗臭氧層物質增長速度已經逐漸減慢。大氣中甲基溴的含量也已經減少。但是,臭氧層是脆弱的,只有社會各方面包括消費者不斷地支持,保護臭氧層的鬥爭才能最終贏得勝利。9月16日“國際保護臭氧層日”的確定,進壹步表明了國際社會對臭氧層耗損問題的關註和對保護臭氧層的***識。 為加強對保護臭氧層工作的領導,我國成立了由國家環保局等18個部委組成的國家保護臭氧層領導小組。在領導小組的組織協調下,編制了《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》,並於1993年得到國務院的批準,成為我國開展保護臭氧層工作的指導性文件。在此基礎上又制定了化工、家用制冷等8個行業的淘汰戰略,進壹步明確了各行業淘汰消耗臭氧層物質的原則、政策、計劃和優先項目,具有較強的可操作性。以上述兩個文件為依據,我國積極組織申報和實施蒙特利爾多邊基金項目。截止到1997年6月,多邊基金執委會***批準了我國210個項目,獲得贈款總額1.5億美元。為配合履行保護臭氧層的國際公約,國家正在逐步制定並采取壹定的法規和措施,對消耗臭氧層物質的生產和使用予以控制,對替代品和替代技術的生產和應用予以引導和鼓勵,如生產配額、環境標誌、稅收價格調節、進出口控制、投資控制等政策。目前,已有壹些規定出臺。除此之外,我國還開展了保護臭氧層的宣傳、國際合作和科研等方面的活動,提高了廣大人民群眾保護臭氧層的意識,並積極參與到這項保護地球環境的行動中。經過這些努力,我國保護臭氧層工作取得了明顯的進展。許多企業或利用多邊基金,或利用自有資金進行了生產線的轉換。據不完全統計,已經淘汰消耗臭氧層物質約2萬噸;壹批替代產品已經面市,為削減乃至淘汰消耗臭氧層物質創造了條件。 有點多啊!對不起 希望可以幫到妳 O(∩_∩)O~