应化臭氧层.ppt

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1、应化臭氧层现在学习的是第1页，共36页臭氧层是什么？n 臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分n 大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气，把它分为两个原子，然后每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和氧原子，形成一个继续的过程臭氧氧气循环，如此产生臭氧层。n 自然界中的臭氧层大多分布在离地2050千米的高空。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。现在学习的是第2页，共36页臭氧层现在学习的是第3页，共36页地球上的一切生物离开太阳光就没有生命。太阳光是由可见光、紫外线、红外线三部分组成。进入大气层的太阳光（包括紫外线）有55可穿过大气层照射到大地与

2、海洋，其中40为可见光，它是绿色植物光合作用的动力；5是波长100400纳米的紫外线，而紫外线又分为长波、中波、短波紫外线，长波紫外线能够杀菌。现在学习的是第4页，共36页但是波长为200315纳米的中短波紫外线对人体和生物有害。当它穿过平流层时，绝大部分被臭氧层吸收。因此，臭氧层就成为地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害。其中大气臭氧层主要有三个作用。现在学习的是第5页，共36页臭氧层能够吸收太阳光中的波长300 m以下的紫外线，主要是一部分UV-B(波长290300m)和全部的UV-C(波长290m，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV.A和少量

3、的中波紫外线UV.B能够辐射到地面，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。保护作用现在学习的是第6页，共36页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50km左右有一个峰，地球上空1550km存在着升温层。正是由于存在着 臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，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。加热作用现在学习的是第7页，共36页在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。

4、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。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。温室气体的作用现在学习的是第8页，共36页美丽天空现在学习的是第9页，共36页现在学习的是第10页，共36页现在学习的是第11页，共36页然而，近10多年来，地球上的臭氧层正在遭到破坏。臭氧层破坏了，唉，搬家吧1991年10月1日，气象卫星“云雨”号拍摄的南极上空臭氧洞。现在学习的是第12页，共36页臭氧层的破坏现在学习的是第13页，共36页 10多年来，经科学家研究，大气中的多年来，经科学家研究，大气中的臭氧每减少臭氧每减少1%。照射到地面的紫外线就增加。照射到地面的紫外线就增加2%，人的皮肤癌就增

5、加，人的皮肤癌就增加3%，还受到白内障，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。现在学习的是第14页，共36页南极上空臭氧层变化南极上空臭氧层变化现在学习的是第15页，共36页 南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民，已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面，涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就晒成鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全盲。据说那里的兔子眼睛全瞎，猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去，河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。现在学习的是第16页，共36页对人类健康影响对人类健康影响n 1增加皮肤癌：臭氧减少1%，皮肤癌患

6、者增 加4%6%，主要是黑色素癌。n 2损害眼睛，增加白内障患者。n 3削弱免疫力，增加传染病患者。现在学习的是第17页，共36页对生态的影响n 1、农产品减产及其品质下降。试验200种作物对紫外线辐射增加的敏感性，结果2/3有影响，尤其是大米、小麦、棉花、大豆、水果和洋白菜等人类经常食用的作物。估计臭氧减少1%，大豆减产1%。n 2减少渔业产量。紫外线辐射可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物。实验表明，臭氧减少10%，紫外线辐射增加20%，将会在15天内杀死所有生活在10米水深内的鳗鱼幼鱼。n 3破坏森林。现在学习的是第18页，共36页其他方面的影响n 据研究，臭氧减少影响人类健康及生态系

7、统的主要机制是紫外线辐射的增加会破坏核糖核酸（DNA），以改变遗传信息及破坏蛋白质。除了影响人类健康和生态外，因臭氧减少而造成的紫外辐射增多还会造成对工业生产的影响，如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。现在学习的是第19页，共36页读图思考：从1979年到1989年臭氧层空洞的面积发生了怎样的变化？现在学习的是第20页，共36页臭氧层破坏的原因是什么呢？现在学习的是第21页，共36页材料：为什么臭氧层会出现空洞呢？现在科学家已经找到了破坏臭氧层的罪魁祸首，那就是氟氯烃化合物（CFCs，俗称氟里昂）。自然界中原本没有这种物质的。氟氯烃是1930年美国杜邦公司研究制造出来的氟、氯和碳的有机化合物，

8、以后作为制冷剂、分散剂、清洗剂等，广泛应用于制冷设备、化工产品中，如空调、冰箱、发胶、喷雾剂等商品里面都含有它。人类万万没有想到，氟氯烃在造福人类的同时会破坏大气臭氧层。喷雾剂清洁剂分散剂制冷剂破坏臭氧层臭氧层杀手人类排放出的氟氯烃化合物消耗臭氧。现在学习的是第22页，共36页 此外此外，哈龙（Halons）类物类物质（用于灭火器）、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗。在平流层内离地面2030千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（O）、氧分子（O2）和臭氧（O3）的动态平衡。但是氮氧化物、氯、溴等活性物质及其他活性基团会破坏这个平衡，使其向着臭氧分解的方向转移。而CFCs物质的非同

9、寻常的稳定性使其在大气同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。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10万个臭氧分子）。现在学习的是第23页，共36页 就重量而言，人为释放的CFCs 和Halons的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分自由基对CFCs 和Halons的氧化作用也微乎其微，完全可以忽略。因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高

10、纬度地区输送，在平流层内混合均匀。在平流层内，强烈的紫外线照射使CFCs 和Halons分子发生解离，释放出高活性的原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的：Cl+O3 ClO+O2ClO+O Cl+O2 现在学习的是第24页，共36页 溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧，因此，也溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧，因此，也是催化剂。据估算，一个氯原子自由基可以破坏是催化剂。据估算，一个氯原子自由基可以破坏104105个臭氧分子，而由个臭氧分子，而由Halon释放的溴原子自由基对臭氧的释放的溴原子自由基对

11、臭氧的破坏能力是氯原子的破坏能力是氯原子的3060倍。而且，氯原子自由基和溴原倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和的能力要大于二者简单的加和。目前，不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少的现象，美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了 20%，已形成了面积约为南极臭氧空洞三分之一的北极臭氧空洞。在被称为是世界上“第三极”的青藏高原，中国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每 10 年 2.7%的速度减少，已经成为大气层中的第三个臭氧空

12、洞。现在学习的是第25页，共36页保护臭氧层现在学习的是第26页，共36页n 国际上做出的努力:n 自20世纪70年代提出臭氧层正在受到耗蚀的科学论点以来，联合国环境规划署意识到，保护臭氧层应作为全球环境问题，需要全球合作行动，并将此问题纳人议事日程，召开了多次国际会议，为制订全球性的保护公约和合作行动作了大量的工作。n1977年，通过了臭氧层行动世界计划，并成立“国际臭氧层协调委员会”。n 1985年和1987年分别签署了保护臭氧层维也纳公约和消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书。(议定书最初的控制时间表是分阶段地减少特定氟利昂的生产和消费量。到20世纪末减至1986年水平的一半。但是，如果预测大

13、气中包括破坏臭氧物质（有机氯化合物）、全氯浓度今后的动态，则可知即使氟利昂的排 放减半，破坏臭氧层物质依然会持续增加，它们对臭氧层的威胁也会不断增加。因而，为了控制这种趋势，使大气臭氧层的状态恢复到臭氧空洞出现之前的状态，必须全面禁止破坏臭氧层物质的使用。因此1990年6月在伦敦召开的蒙特利尔议定书缔约国会议上，对原议定书进行了大幅度强化控制的修改，提出到2000年要全面禁止特定氟利昂的使用。同时将四氯饿和三氯乙烷增列为新的破坏臭氧层物质，提出这些物质也要在2000年2005年之间全面禁止使用。)现在学习的是第27页，共36页 由于分子内部含有氢的同类物质（）在对流层中的寿命比较短，只有很少部

14、分能够到达平流层，所以作为“替代氟利昂”进行替代品开发。但对这些物质，也应当限制其向大气的排放，故决定从年开始冻结和阶段性削减生产，直至年基本取消，代之以对臭氧层完全无害的物质。鉴于全世纪对环境保护的日益重视，年在维也纳公约签署的周年之际，多个国家参加的维也纳 臭氧层国际会议规定，将发达国家全面停止使用的期限提前到年；发展中国家则在年冻结使用，年淘汰。现在学习的是第28页，共36页现在学习的是第29页，共36页保护臭氧层保护臭氧层现在学习的是第30页，共36页我国政府做出的努力：1987年9月816日，中国派代表出席了在加拿大蒙特利尔市召开的保护臭氧层公约关于含氯氟烃议定书全权代表大会。n 1

15、989年3月57日，中国在伦敦“臭氧层和氯氟烃类物质的部长级会议”上，阐明了中国对待环境问题的原则立场和保护臭氧层的积极态度，指出发达国家应承担臭氧层破坏的主要责任。n 1989年9月11日中国签署加入关于保护臭氧层的维也纳公约。n 1991年6月，中国加入了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书伦敦修正案，承诺淘汰CFC及Halon等生产与消费的义务。n 1993年1月12日国务院批准中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案。n 1995年5月29日化工部发出关于加强氯氟烃扩产建设管理的通知，严格控制氯氟烃的扩产建设。n 1995年6月1214日，在西安召开的中国淘汰消耗臭氧层物质行业战略国际研讨会上

16、，研讨了“中国化工生产行业淘汰ODS战略”，提出生产和消费行业在保护臭氧层活动中有同等权利得到多边基金资助的意见。n 1997年5月国家环保局与公安部消防局联合组建第一个行业整体淘汰ODS特别工作组。n 1997年11月在多边基金执委会第23次会议上，执委会批准“中国消防行业哈龙整体淘汰计划”，总金额6200万美元。n 1997年12月3日，国家环境保护局与公安部联合发布了关于实施哈龙灭火剂生产配额许可证管理的通知，对哈龙生产实施配额许可证管理。现在学习的是第31页，共36页n1998年3月国家环保局与国家石化局联合组建化工行业整体淘汰ODS特别工作组，共同开发CFC生产行业计划。n1999年

17、3月在多边基金执委会第27次会议上，“关于中国化工行业整体淘汰CFC计划”获得批准。n1999年5月31日，国家环境保护总局与原国家石油和化学工业局联合发布了关于实施全氯氟烃产品（CFCs）生产配额许可证管理的通知，对CFC生产实施配额许可证管理。n 在2004年11月召开的第44次执委会上，中国与执委会达成了关于中国CFCs/CTC/Halon加速淘汰的协议。n 2005年12月31日，最后2家哈龙1211生产线停止生产，标志着中国已经完成了哈龙1211生产的全部淘汰。n 到2007年，哈龙行业计划通过10年实施，哈龙1211生产装置已全部拆除，哈龙1301的生产量降低了每年100吨以下。n

18、到2007年7月1日，CFC生产行业计划通过8年实施，除了保留一条生产线满足MDI用途外，其他CFC生产全部停止，CFC生产装置即将全部拆除。现在学习的是第32页，共36页我国保护臭氧层正在行动我国保护臭氧层正在行动现在学习的是第33页，共36页解决对策 我们已经知道，氟氯烃类物质造成臭氧层的破坏最大，因此，了解其使用与排放情况，找到解决问题的对策，达成国际协议的基础，尽快停止使用CFCS。CFCS主要用于气溶胶喷雾剂，如制冷剂、发泡剂和溶剂等。当今世界上，从冷冻机、冰箱、汽车到硬质薄膜、软垫家具，以及从计算机芯片到灭火器，都离不开CFCS。CFCS的产量在世界各地极不相同，主要使用量集中在美

19、国及西方工业化国家。1)逐步禁止生产和使用破坏臭氧层的物质，从而保护臭氧层免遭破坏。既然破坏臭氧层的物质均为人造化学品，那么完全禁止生产和应用这些物质是可能的，但是，由于氟里昂在工农业生产上的重要地位,立即禁止生产和使用是有难度的，因此，国际上采用的办法是逐步禁止生产和使用这些破坏臭氧层的物质。2)全球合作 为了使发展中国家的缔约国能够实施控制措施，缔约国应尽力向发展中国家提供情报及培训机会，并寻求发展适当资金机制，促进以最低价格向发展中国家转让技术和替换设备。现在学习的是第34页，共36页 3)研究开发破坏臭氧层物质的替代物。由于破坏臭氧层的物质在工农业生产中占有相当重要的地位，限用和禁用上

20、述物质就必须研究开发相应的替代物。因为破坏臭氧层的物质主要为氟里昂，所以，寻找氟里昂的替代物是研究的重点。现在比较常用的有：氢氟烃HFC，氢氟烃中不含氯，不破坏臭氧层，在大气中的降解产物毒性较低，是较理想的替代物。但温室效应较重，而且有些替代品有生产成本高,热交换性能差、易燃的缺点等。氢氯氟烃HClF，氢氯氟烃的臭氧层破坏系数低，亦可作为氟里昂的过渡替代物，可用作聚氨酯和绝缘材料的发泡剂。其它替代物，有氟碘烃FI，其中的CI键很容易吸收紫外线发生断裂,不会滞留在大气层，是很有发展前途的氟里昂替代物。氟代乙醇、氟代醚、二甲醚、氨、饱和烃作为氟里昂的替代物均有研究和应用。氦、空气、水、二氧化碳及氮等许多天然物质在低温和制冷行业早有应用，应该也是比较理想的替代物。现在学习的是第35页，共36页各类行动在展开现在学习的是第36页，共36页