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摘要 1
1. 臭氧层概述 1 1.1 关于臭氧 1 1.2 臭氧层的形成 1 1.3 臭氧层的作用 2 1.3.1 臭氧层的保护作用 2 1.3.2 臭氧层的加热作用 2 1.3.1 臭氧层的温室气体作用 3
2. 臭氧空洞形成原因及其现状 3 2.1 臭氧空洞概述 3 2.2臭氧空洞形成原因 3 2.3臭氧层破坏现状 4
3. 臭氧层破坏的影响 4 3.1 臭氧层破坏对人类的危害 4 3.1.1对人类皮肤的影响 5 3.1.2对人类眼睛的影响 5 3.1.3对人的免疫系统的影响 5 3.2臭氧层破坏对生态的危害 6 3.2.1对农作物的影响 6 3.2.2对陆生生物的影响 6 3.2.3对水生生物的影响 6
4. 臭氧层保护对策 7 4.1 氟利昂代替品研发 7 4.2臭氧层保护法律政策 7 4.3臭氧层保护意识的建立 7
参考文献 8
致谢 9

臭氧层破坏的原因及其影响

楼琛芸 F1312005 5131209097
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摘要

臭氧层吸收紫外线的作用造福着全体人类，但近几十年来臭氧层逐渐被损耗，形成了臭氧空洞。这一大气环境问题关系着全人类和整个生物圈的安危，引起了全球共同的高度关注和警觉。本文通过对臭氧层的概述以及对臭氧空洞的形成原因和现状探讨，分析臭氧空洞对人类和生态产生的影响，并且试探性的讨论保护臭氧层的对策。

关键词：臭氧层 臭氧空洞 氟利昂 破坏 人类 生态 影响

1. 臭氧层概述

1.1 关于臭氧

臭氧是氧气的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味道淡蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面20~35公里的同温层下部的臭氧层中。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球，以屏蔽地球表面生物，不受紫外线侵害。在常温常压下，臭氧的稳定性较差，在常温下可自行分解为氧气。臭氧具有强烈的刺激性，吸入过量对人体健康有一定危害。臭氧不可燃，是纯净物。

1.2 臭氧层的形成

臭氧由3个氧原子（O3）构成，而氧气有2个氧原子（O2）构成。自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km的大气中，我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中（含有21%）的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。如与氢（H2）反应生成水（H2O)，与碳（C）反应生成二氧化碳（CO2）。同样的，与氧分子（O2）反应时，就形成了臭氧（O3）。臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。由于保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡，一个较为稳定的臭氧层便在大气中形成了。

1.3 臭氧层的作用

1.3.1 臭氧层的保护作用

臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3nm以下的紫外线，主要是一部分UV—B(波长290～300nm)和全部的UV—C(波长<290nm=，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。臭氧层犹如一件保护伞保护地球上的生物得以生存繁衍 。

1.3.2 臭氧层的加热作用

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50km左右有一个峰，地球上空15～50km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。

1.3.1 臭氧层的温室气体作用

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。

2. 臭氧空洞形成原因及其现状

2.1 臭氧空洞概述

臭氧空洞是指空气污染物质的扩散、侵蚀，以及某些人工化合物如氯氟烃（CFC）、氮氧化物等被排入大气层后，分解了臭氧（O3），而造成大气臭氧层被破坏和减少，使大气的臭氧层变薄的现象。

2.2臭氧空洞形成原因

对于极地臭氧形成的原因科学家们并未给出唯一特定的解释，有大气化学过程解释，太阳活动影响和大气动力学解释等等。但是，多数科学家则认为，人类过多使用氟氯烃（CFCS）类物质是臭氧层破坏的一个主要原因。尤其是空调中作为冷却剂的氟利昂更是破坏臭氧层的主要物质。 由我们初高中学过的化学知识可知：氟利昂在大气中的平均寿命达数百年，排放的大部分仍然留在大气层中，其中大部分停留在对流层，一小部分升入平流层。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，含氯的氟利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。如此周而复始，结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达10万个臭氧分子。即一千克氟利昂可以捕捉消灭约七万千克臭氧。氟利昂与臭氧的反应用化学方程式表示如下： 1、氯氟烃分解（以CF₂Cl₂为例） CF2Cl2→CF2Cl+Cl 2、自由基链反应 Cl+O3—→ClO+O2 ClO+O—→Cl+O2 总方程式：[pic] 从总的结果看，氟利昂并未减少，但臭氧却变成了氧气——在反应中氟里昂分子起到催化剂的作用。

2.3臭氧层破坏现状

臭氧空洞增大的速度是惊人的，特别是近南极上空的臭氧空洞有恶化的趋势。1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞，引起世界各国极大关注。1987年10月，南极上空的臭氧浓度下降到了1957-1978年间的一半，臭氧洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。1994年10月观测到臭氧洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。1995年观测到的臭氧洞的天数是77天，到1996年几乎南极平流层的臭氧全部被破坏，臭氧洞发生天数增加到80天。1998年臭氧洞的持续时间超过100天，是南极臭氧洞发现以来的最长记录，而且臭氧洞的面积比1997年增大约15%，几乎可以相当三个澳大利亚的面积。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。2008年形成的南极臭氧空洞的面积到9月第二个星期就已达2700万平方公里，而2007年的臭氧空洞面积只有2500万平方公里。

3. 臭氧层破坏的影响

3.1 臭氧层破坏对人类的危害

臭氧量的减少、臭氧层的被破坏使到达地面的紫外线辐射量增加。其中UV-B紫外线波段增加更多。UV-B紫外线辐射的增加，将会对人体健康产生很大影响。相关研究表明，紫外线除了在人类皮肤中产生VD外，未发现其他有益效应。紫外线对人体的危害却较大。主要表现在影响人类皮肤、眼睛及免疫系统。

3.1.1对人类皮肤的影响

临床诊断表明，夏天接受过量的太阳光照射已造成皮肤病。动物试验和临床病例研究表明，过量UV-B紫外线照射易引发人体皮肤癌。紫外线辐射最主要的影响是在太阳照射下对皮肤的灼伤。对大多数人来讲，接受2d的暴晒，皮肤会变成褐色，这是由于紫外线辐射容易使皮肤产生黑色素，并沉着于皮肤色素细胞而形成的。接受紫外线辐射一定时间后破坏皮肤组织的连接，导致皮肤增厚，出现皱纹和皮肤弹性减少。

3.1.2对人类眼睛的影响

白内障是人眼中晶状体的不透明物。据世界卫生组织1985年估计，白内障造成全球1700万人失明（约占总失明人数的50%）。过量的紫外线辐射被认为是白内障增加的主要原因。大量动物试验表明，UV-B紫外线辐射能损害眼角膜和晶状体，导致眼睛混浊。当部分紫外线辐射抵达眼睛的后部，会使视网膜细胞缓慢恶化，尤其是近视者。这类影响的征兆包括眼睛变红，对光线的易敏感，爱流泪，感觉严重有异物和疼痛。长时间的紫外线辐射会导致角膜水久性损伤。

3.1.3对人的免疫系统的影响

皮肤是一个重要的免疫器官，免疫系统的某些成分存在于皮肤中，皮肤暴露于紫外线辐射下能扰乱免疫系统，导致一些疾病。UV-B诱发皮肤免疫抑制的研究发现，不仅含色素少的人发生，含色素多的人亦可发生。由于免疫抑制，单纯疱疹、利什曼病、结核及念珠菌病等疾病将会增加或者症状恶化。

3.2臭氧层破坏对生态的危害

3.2.1对农作物的影响

紫外线辐射的增强，将导致农作物（如小麦、水稻等）减产，减少地球的食物链，并会导致粮食质量降低。相关试验表明，当臭氧减少25%时，大豆产量会减少20%～25%,大豆中的蛋白质和植物油的含量则分别下降2%和5%。据美国预测，如对CFC的消耗量不加以限制，到2075年农作物将减产7.5%。

3.2.2对陆生生物的影响

近年来，研究者通过对植物受环境UV辐射的影响进行了大量研究，结果发现，在光合作用和呼吸作用过程中，UV辐射能降低大多数C3植物的净光和速率，而C4植物对UV不太敏感。同时， UV通过破坏光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心，可以抑制PSⅡ联系的电子传递，使环式磷酸化解偶联作用等直接伤害来影响植物的光合能力。而在水分生理方面，UV使气孔关闭，而导致大豆、黄瓜、向日葵叶片蒸腾速率的下降。康乃馨经UV-C照射几小时，即见花瓣发生皱褶，其效应与自然衰老或用乙烯处理引起的衰老相类似；UV-B能使黄瓜植株中丁二胺和亚精胺含量显著提高，能阻止棉花中Zn从子叶运转到幼叶。大豆试验中，受UV-B处理的植株籽粒产量严重下降，同时研究表明UV是通过损伤膜系统而引起细胞衰老的。这些研究表明，如果地球表面紫外线辐射增加，将危害植物的生理代谢。

3.2.3对水生生物的影响

UV-B的增加，对水生生物存在很大的危险。美国海洋学家韦勒指出，“南极大陆上空臭氧层的日益变薄已使紫外线穿过臭氧层直接进入海洋的深度比过去推测要深得多，造成结果是构成海洋食物链基础的单细胞生物的生成量大幅度减少，并给浮游生物造成严重的遗传损害”。紫外线辐射对鱼、虾、蟹、两栖类动物的早期发育都有危害作用，最严重的导致其繁殖力下降和幼体发育不全。紫外线能穿透10～20m深的海水，紫外线辐射可杀死10m水深的单细胞海洋浮游生物和微生物，从而危及水中生物的食物链和自由氧的来源，影响生态平衡和水体的自净能力。

4. 臭氧层保护对策

4.1 氟利昂代替品研发

氟利昂是威胁臭氧层安危的主要成分，因而科学家和氟利昂的一些生产厂家们一同努力研究能够替代氟利昂、有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等的物品（有含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等，也有不含F和Cl的有机物，如精制的石油气和二甲醚、烷烃、氮气、二氧化碳等）。但这类替代物也会在一定程度上损害臭氧层或产生温室效应。与此同时，非氟里昂类型的替代物质和方法的开发研究也在进行中（如水清洗技术、氨制冷技术等）。此外，回收和分解氟氯烃的研究工作也正在进行。

4.2臭氧层保护法律政策

有关保护臭氧层的法律，国际上先后通过了《关于臭氧层保护计划》、《保护臭氧层维也纳公约》、《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。我国于1991年6月签署了《议定书》的伦敦修正案，目前《议定书》的缔约方已达168个。在节日方面，1994年第52次联合国大会决定，把每年的9月16日定为国际保护臭氧层日。

4.3臭氧层保护意识的建立

尽管人类企图寻找另一个与地球相近、可供人类生存的星球，但不得不承认地球仍然是人类的唯一家园，人离开地球将无法生存。因此，建立臭氧层保护意思是相当重要的，因为它关系着全人类共同的安危。我们应该认识到臭氧层的作用，增强生态环境意识，共同维护地球。

参考文献

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[12] 百度百科 “臭氧”词条 2014-06-04
[13] 百度百科 “臭氧空洞”词条 2014-04-17
[14] 百度百科 “氟利昂”词条 2014-06-02

致谢

首先要感谢的是刘群录老师。老师用多元化的方式激起我们对于生态文明与安全的关注，放的视频都是既富有趣味性、又简单明了地告诉我们知识点类型。同时也给我们生活中如何有氧生活提供了不少见解。 其次要感谢一位佚名的学生，他的毕业论文为我提供了臭氧层破坏的影响这第三部分几乎全部的学术性的资料和研究数据。