天空之癌——臭氧层空洞.ppt.ppt
天空之癌臭氧层空洞,水净化3101 第三小组,臭氧的定义,英文名称：ozone定义：化学分子式:O3，三原子形式的氧。常温、常压下无色，有特臭的气味，具有强氧化作用。氧气的同素异形体，每个分子由三个氧原子组成。当其存在于平流层时有助于保护地球上的生物免受紫外线的伤害，而当其在地球表面附近时,是城市光化学烟雾的一种组分，对植被和人类有伤害作用。,臭氧的发现,1840年德国C.F.舍拜恩在电解稀硫酸时，发现有一种特殊臭味的气体释出，因此将它命名为臭氧,O3结构式,臭氧的来源,臭氧的来源是在臭氧层中，当紫外线把只原子的氧分子分开成两单原子，再分别和双原子的氧分子结合成一个三个氧原子的臭氧。上气层的臭氧大部份是在阳光最强的地方，也就是在赤道上空形成。然后随著全球气流循环，流向南北两极。,大气中臭氧的形成途径,一、大气层中臭氧的产生 O在数亿年以前，地球上的大气中没有臭氧层，地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射，地面上没有生物存在，仅有少数生物生存在水中，因为水能吸收紫外线，水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳，释放出氧气，扩散到空气中，而其中一部分的氧气在大气层的上层，受到紫外线的作用，依右上表里所示的反应式，氧气变成了臭氧而产生了臭氧层。,自由基,一、自由基概念共价键断裂时，有两种可能形式：共价异裂和共价均裂；共价异裂：又称离子反应，组成共价键的一对电子成双成对地留在一个分裂碎片上（其带负电荷），而另一个原子或基团碎片上本来应有的电子则被夺去（带正电荷）；共价均裂：又称自由基反应，组成共价键的一对电子分别又回到原来的原子或基团上，分别以分裂后的碎片形式存在，各自成为自由基。自由基也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片。,大气中重要的自由基,大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2HO的来源：O3的光解：O3hr-OO2 O+H2O-2HO HNO2的光解：HNO2+hr-HO+NO H2O2的光解：H2O2+hr-2HO HO2的来源：主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO+hr-H+HCO H+O2+M-HO2+M HCO+O2+M-HO2+CO+M 亚硝酸酯的光解：CH3ONO+hr-CH3O+NO CH3O+O2-HO2+H2CO H2O2的光解：H2O2+hr-2HO HO+H2O2-HO2+H2O,R的来源：RH+O-R+HO RH+HO-R+H2OCH3的来源：CH3CHO的光解 CH3CHO+hr-CH3+CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3+hr-CH3+CH3COCH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO+hr-CH3O+NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2+hr-CH3O+NO2RO2的来源：R+O2-RO2,臭氧的性质,物理性质：臭氧有特殊的刺激性臭味，在常温常压下呈淡蓝色的气体，是氧气的同素异形体，由三个氧原子组成，化学式为O3，分子量是48，比空气重。液体为暗蓝色，固体接近黑色。臭氧能吸收一定波长的红外线、可见光和紫外线。化学性质：不稳定，具有极强的氧化性，可用于漂白和消毒,臭氧的作用,1、食物净化：由表及里的降解果蔬、粮食中残留的化肥、农药等有毒物质，清除肉、蛋中的抗生素、化学添加剂、激素等有害物质。2、饮用水净化：自来水经臭氧处理后是一种优质的生饮水。每升水只需通入 O3 2 0分钟即可去除水中的余氯，杀菌、消毒、去味、去除重金属，防止致癌物质三氯甲烷的生成，增加水中含氧量。,3、消毒灭菌：将清洗后的餐饮用具放入水中通入 O320 分钟，可去除洗涤剂残留物，杀灭细菌、病毒，避免餐饮用具传染疾病。4、空气净化：将臭氧排气管挂在 1.7 米以上高度，排放 O3 20-30 分钟，可有效去除室内烟尘或装饰材料的异味，降尘灭菌，增加空气含氧量，（可用于家庭、办公室、会议室、娱乐场所的除烟、除尘、消毒、去味）。,5、果蔬保鲜、防霉：家庭果蔬保鲜只需往袋装果蔬中通入 O3 2 分钟，可延长保鲜期 7 天，也可用于菜窖防霉、果蔬运输。6、洗浴、美容、保健：经常洗臭氧浴能排除体内毒素，活化表皮细胞，消除痤疮，美白皮肤，对风湿病、皮肤病、妇科病、糖尿病及灰指甲等有良好疗效。,7、养鱼、浇花：浇花、大棚蔬菜的喷灌，能避免虫害，减少农药使用量。养鱼、水产养殖O3进入水中释放出初生态氧，消灭细菌、病毒，氧化杂质，防止水质腐坏变质，增加水中养份。8、除臭：因臭氧有很强的氧化分解能力，可迅速而彻底的消除空气中、水中的各种异味。还可对衣物、毛巾、抹布、袜子等进行,大气层,大气层：又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气，占781%；氧气占209%；氩气占093%；还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，再上面就是星际间了。,什么是臭氧层？,在高约1535km范围的低平流层，臭氧含量很高，因而这部分平流层被称为“臭氧层”。它能吸收99%以上的对人类有害的太阳紫外线，保护地球上的生命免遭短波紫外线的伤害，所以，臭氧层又被誉为地球生物生存的保护伞。臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。,平流层中最重要的化学组分就是臭氧。在平流层集中了大气中90%的臭氧。臭氧的生成和消耗机制:生成 O2+h(240nm).O+.O O2+O O3 消耗 2 O3+h 3O2 Y+O3 YO+O2 YO+O Y+O2 O3+O 2O2,O3,每升高100m，气温降低0.65,紫外线的强烈照射，N2和O2产生不同程度的离解,高度（km),臭氧层在大气中的分布,臭氧层的作用,大气臭氧层主要有三个作用：1、保护作用 臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3m以 下的紫外线，主要是一部分UVB(波长290300m)和全部的UVC(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保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍。,2、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，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。3、温室气体的作用 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。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。,臭氧层空洞形成的原因,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、烟丝膨胀剂、化工助剂、杀虫剂,氟里昂在工业上、生活中被广泛使用,CFCs简介,CFCs简介,化学名称氯氟烃，商业名称氟利昂，根据氯氟烃的英文名称Chloro-fluoron-carbon，取其字头组成缩写CFC，用CFC代码作为氯氟烃的统称。在CFC后标以化合物代码，可以代表不同的氯氟烃，如 CFC-11三氯一氟甲烷 CFC-12二氯二氟甲烷 CFC-1131，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷氟利昂以前大量用于冰箱空调制冷剂、有机溶剂、气雾剂等。,氟利昂的性质,氟里昂：在常温下都是无色气体或易挥发液体，略有香味，低毒，化学性质稳定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体；熔点158，沸点29.8，密度1.486克厘米（30）；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；与酸、碱不反应。,氟利昂的特征,氟利昂是制冷剂是一种透明、无味、低毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟里昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。氟利昂的冰堵氟利昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟里昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。,氟利昂的作用,氟利昂由于氟利昂化学性质稳定，具有不燃、无毒、介电常数低、临界温度高、易液化等特性，因而广泛用作冷冻设备和空气调节装置的制冷剂。它们的商业代号F表示氟代烃，第一个数字等于碳原子数减1（如果是零就省略），第二个数字等于氢原子数加1，第三个数字等于氟原子数目，氯原子数目不列。由于氟利昂可能破坏大气臭氧层，已限制使用。目前地球上已出现很多臭氧层漏洞，有些漏洞已超过非洲面积，其中很大的原因是因为氟利昂的化学物质。,氟利昂的危害,氟利昂是臭氧层破坏的元凶，它是20世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。20世纪80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。,由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。,在对流层的氟利昂分子很稳定，几乎不发生化学反应。但是，当它们上升到平流层后，会在强烈紫外线的作用下被分解，含氯的氟里昂分子会离解出氯原子（称为“自由基”），然后同臭氧发生连锁反应（氯原子与臭氧分子反应，生成氧气分子和一氧化氯基；一氧化氯基不稳定，很快又变回氯原子，氯原子又与臭氧反应生成氧气和一氧化氯基），不断破坏臭氧分子,臭氧破坏机理示意图,氟氯烃破坏臭氧的化学反应方程,CFC ClCl+O3 ClO+O2O2 2OO+ClO Cl+O2,光分解,光分解,破坏现状,1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。1985年，美国的“雨云-7号”气象卫星测到了这个臭氧洞。（如图）,1985 年，英国科学家在南极哈雷湾观测站发现：在过去 10-15 年间、每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少约 30%，有 95%的臭氧被破坏。从地面上看，臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成一个“洞”，直径达上千公里，“臭氧洞”由此而得名。此洞面积比美国的国土面积还要大。1998 年南极上空臭氧空洞面积已达到历史最高记录，2720 万平方公里，比南极大陆大约 1 倍。,2008年南极臭氧空洞的面积到9月就已达2700万平方公里，而2007年的臭氧空洞面积只有2500万平方公里。2000年，南极上空的臭氧空洞面积达创记录的2800万平方公里，相当于4个澳大利亚。,臭氧层空洞为什么只出现在南极？,南极冬天的极夜会有极地涡旋，阻止臭氧补充到南极上空。在冬天，零下80度的低温使水汽形成冰晶云。冰晶不断吸收氯氟烃气体，在其表面聚集。春季（9月）来临，阳光照射下冰晶云升温，氯氟烃气体迅速释放。而氯氟烃分子在紫外线照射下开始释放氯原子氯原子大量损耗臭氧而出现臭氧洞。春天，太阳出来了，冰晶云化了，“非均向化学反应”交界面消失了，反应也就停止了。臭氧空洞逐渐弥合。,臭氧层破坏的后果,对人体健康的影响对陆生植物的影响对水生生态系统的影响对生物化学循环的影响对材料的影响对对流层大气组成及空气质量的影响,对人类健康的影响DNA改变，免疫机制减退 麻疹、水痘、疱疹、细菌感染、真菌感染等皮肤癌 基底细胞癌、鳞状皮肤癌 恶性黑色素瘤白内障 1%臭氧层的减少，将增加11.5万白内障,臭氧层破坏的后果,对陆生植物的影响减少产量-如豆类、瓜类、卷心菜类改变遗传基因和再生能力降低品质对水生物的影响减少浮游生物影响海洋食物链危害鱼、虾等动物的早期发育对城市环境和建筑材料的影响光学化学烟雾污染聚合物材料老化,臭氧层的保护,国际公约(补天行动)：1985年保护臭氧层维也纳公约1987年关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书1990年伦敦修正案1992年哥本哈根修正案1999年北京修正案（北京宣言）,臭氧层的保护,欧盟及一些经济转轨国家：环境管制（禁用、限制、配额和技术标准等）美国等：经济手段（征税、交易许可证），美国、欧洲国家2000年停产氟里昂我国:2006年，2010年分别停产halon-1211和halon-1301,我国履行议定书的情况,中国1991年加入蒙特利尔议定书伦敦修正案，2003年加入哥本哈根修正案。中国消耗臭氧层物质生产和消费量约占发展中国家的50%。国务院1991年批准中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案，1999年批准更新的国家方案。,保护措施,1、购买带有无氯氟化碳标志的产品；2、合理处理废旧冰箱和电器，在废弃电器之前，除去其中的氟氯化碳和氟氯烃制冷剂；,3、不用含甲基溴的杀虫剂，在有关部门的帮助下，选用适合的替代品，如果还没有使用甲基溴杀虫剂就不要开始使用它；4、确保维护期间从空调、冰箱或冷柜中回收的冷却剂不会释放到大气中，做好常规检查和修理泄漏；,5、鉴定公司现有设备如空调、清洗剂、灭火剂、涂改液、海绵垫中那些使用了消耗臭氧层的物质，并制定适当的计划，淘汰它们，用替换物品换掉它们；6、替换在办公室和生产过程中所用的消耗臭氧层物质，如果生产的产品含有消耗臭氧层物质，那么应该用替代物来改变产品的成分；,7、提高保护意识。告诉你的家人、朋友、同事、邻居、保护环境、保护臭氧层的重要性，让大家了解哪些是消耗臭氧层物质。,谢 谢 观 看！,
