环境与可持续发展 第五章 大气环境.ppt

1984年，英国科学家首次公布南极上空出现了臭氧空洞。这是指臭氧层浓度局部变低或变薄，与周围相比好像形成了一个空洞。1985年，美国“雨云-7号”气象卫星测得空洞面积与美国的领土面积基本相等。1987年，原联邦德国发现北极上空出现了臭氧层空洞，面积约为南极空洞的1/5。1995年12月7日，世界气象组织宣布，地球臭氧层破坏规模达到创记录的水平：南极臭氧空洞面积为2500万平方千米，臭氧减少现象比往年早出现了2个月；北极臭氧层损害也到了历史最坏水平；同时在西伯利亚上空、美洲南部、英伦三岛也发现有臭氧层破坏。根据全球总臭氧的观测结果，除赤道地区外，臭氧浓度的减少在全球范围内发生，臭氧总浓度的减少情况随纬度的不同而有差异，臭氧的损耗随着纬度的升高(从低纬到高纬)而加剧，1978～1991年间，每10年总臭氧减少率为1％～5％。3．臭氧层破坏的原因臭氧层中的O3是分子O2在高空太阳辐射的作用下，首先离解出原子氧O，然后O与O2再结合，形成O3。臭氧破坏：因O3的电离能很低(1.1eV)，因而在太阳紫外线照射下很容易离解。在正常情况下，大气中的臭氧层处于动态平衡状态，臭氧的形成和破坏速度几乎是相等的，因而其总量处于恒定状态。当大气中有过量的氯、溴、氮氧化物及其他活性物质，特别是有氯氟烃类存在时，就会破坏臭氧的平衡。以氟里昂为例在强烈的紫外线照射下，氟里昂分解产生氯游离基(C1·)，它与臭氧分子(O3)作用生成氧化氯游离基(CIO·)，氧化氯游离基又与臭氧作用生成氯游离基。这样下去，氯游离基不断产生，又不断与臭氧分子作用，一个CFCl3就可以消耗掉近10万个臭氧分子。4．臭氧层破坏的危害臭氧层的破坏，使平流层的臭氧总量减少到达地面的有害紫外纷(UV-B)增加，对地球生命系统产生极大危害。(1)对人体健康的影响UV-B辐射会损坏人的免疫系统，引发红竣狼疮、天泡疹等恶性疾病，使单纯性疱疹、淋巴肉芽肿等传染病易于流行。过多的UV-B辐射还会增加皮肤癌和白内障的发病率。据科学家预测，如果地球平流层臭氧减少1％，则太阳紫外线的辐射量将增加2％，皮肤癌的发病率将增加2~5％，白内障患者将增加0.2~1.6％。(2)对生态系统的影响经过200多种植物的试验，发现有2/3品种对UV-B产生敏感反应，紫外线辐射增加，使植物叶片变小，光合作用减弱，并使植物更易遭受病虫害，最终导致减产。实验表明，臭氧水平损耗25％，可使大豆减产20~25％。此外，过多的紫外线还可改变某些植物的再生能力及产品质量，也可能导致某些生物物种的突变。最近研究表明，UV-B辐射的增加会直接导致浮游植物、浮游动物、幼鱼、幼虾等的死亡，由于浮游生物是海洋食物链的基础，浮游生物种类和数量的减少还会影响鱼类和贝类生物的产量，从而损害整个水生生态系统。

此外，UV-B的增加会使光化学烟雾加剧，还会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等材料的损坏，尤其是使塑料等高分子材料老化和分解变质。5．臭氧层的保护科学家比较趋于一致的共识是：大气层中臭氧的耗损，主要是由消耗臭氧层的化学物质引起的，因此对这些物质的生产及消费量应加以限制，减少或停止其向大气的排放，并研究其替代品。达成国际协议，采取共同行动，是防止臭氧层进一步被破坏的有效措施。据研究，对臭氧损耗最严重的物质是制冷剂氟里昂(CFC-12)和溴化烃[商品名为哈龙(Halons)，卓越的灭火剂]。为了限制制冷剂的生产，联合国环境规划署于1987年9月在加拿大蒙特利尔签署了《蒙特利尔保护臭氧层协定书》，规定了破坏臭氧层物质的生产量和消费量。1989年，通过了《赫尔辛基宣言》，提出最迟到2000年底前全部废除CFCs，尽早全部废除哈龙，并控制和削弱对臭氧层有破坏作用的其他物质，全力开发代用品和代用技术。1996年，在哥斯达黎加召开了《世界保护臭氧层首脑会议》，164个国家的代表一致许诺以实际行动保护臭氧层。保护臭氧层国际行动是国际环保行动中最为成功的例子。目前，国际上正致力于开发CFCs替代物，有些替代物已投入工业使用。一些含氢的卤代烃HCFCs和HFCs已用做替代物，HCFCs-22目前已被广泛用作家用空调的制冷剂，由于HCFCs仍含有氯原子，排到大气后，少部分或它们的部分中间产物仍可能到达平流层，释放出氯原子而破坏臭氧。HFCs不含氯，它即使进入平流层后也无氯放出，因此是更加理想的替代物，HFCs-134a已被国外普遍用作家用冰箱和汽车空调的制冷剂，世界上HFCs-134a的产量正在急剧上升，成为使用最普遍的制冷剂替代物。我国已经开始使用替代物，家用空调已全部使用HCFCs-22，HFCs的生产线也开始使用。