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臭氧層 |
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臭氧層是指大氣層的平流層中臭氧濃度相對較高的部分，其主要作用是吸收短波紫外線。大氣層的臭氧主要以紫外線打擊雙原子的氧氣，把它分為兩個原子，然後每個原子和沒有分裂的氧合併成臭氧。臭氧分子不穩定，紫外線照射之後又分為氧氣分子和氧原子，形成一個繼續的過程臭氧氧氣循環，如此產生臭氧層。自然界中的臭氧層大多分佈在離地20—50千米的高空。臭氧層中的臭氧主要是紫外線製造。 2011年11月1日，日本氣象廳發布的消息說，該機構今年以來測到的南極上空臭氧層空洞面積的最大值超過去年，已相當於過去10年的平均水平。簡介 臭氧層 臭氧層位於距地面20-30公里的上空，假設將其拿到地面也只有3mm（1氣壓）的厚度。進一步說明，就像是蕾絲窗簾樣的東西正在保護著地球不受紫外線的照射。但是人類自己正在破壞它，這便是臭氧層的破壞。 基本信息 命名 人類真正認識臭氧是在150多年以前，德國化學家先貝因（Schanbein）博士首次提出在水電解及火花放電中產生的臭味，同在自然界閃電後產生的氣味相同，先貝因博士認為其氣味難聞，由此將其命名為臭氧。臭氧層顧名思義，帶有微臭，在閃電的時候，有可能會聞到一股怪味，這便是閃電過後產生的。 形成 自然界中的臭氧，大多分佈在距地面20Km--50Km的大氣中，我們稱之為臭氧層。臭氧層 臭氧層 中的臭氧主要是紫外線製造出來的。大家知道，太陽光線中的紫外線分為長波和短波兩種，當大氣中（含有21%）的氧氣分子受到短波紫外線照射時，氧分子會分解成原子狀態。氧原子的不穩定性極強，極易與其他物質發生反應。如與氫（H2）反應生成水（H2O)，與碳（C）反應生成二氧化碳（C02）。同樣的，與氧分子（O2）反應時，就形成了臭氧（O3）。臭氧形成後，由於其比重大於氧氣，會逐漸的向臭氧層的底層降落，在降落過程中隨著溫度的變化（上升），臭氧不穩定性愈趨明顯，再受到長波紫外線的照射，再度還原為氧。臭氧層就是保持了這種氧氣與臭氧相互轉換的動態平衡。 數據 在這麼廣大的區域內，臭氧估計小於大氣的十萬分之一。如果在0℃的溫度下，把地球大氣層中所有的臭氧全部壓縮到一個標準大氣壓，則它也只能形成約3毫米厚的一層氣體。那麼，地球表面是否有臭氧存在呢？回答是肯定的。太陽的紫外線大概有近1%部分可達地面。尤其是在大氣污染較輕的森林、山間、海岸周圍的紫外線較多，存在比較豐富的臭氧。 作用 大氣臭氧層主要有三個作用。其一為保護作用，臭氧層能夠吸收太陽光 臭氧層阻擋紫外線 中的波長306.3nm以下的紫外線，主要是一部分UV—B(波長290∼300nm)和全部的UV—C(波長<290nm=，保護地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。只有長波紫外線UV-A和少量的中波紫外線UV-B能夠輻射到地面，長波紫外線對生物細胞的傷害要比中波紫外線輕微得多。所以臭氧層猶如一件保護傘保護地球上的生物得以生存繁衍。其二為加熱作用，臭氧吸收太陽光中的紫外線並將其轉換為熱能加熱大氣，由於這種作用大氣溫度結構在高度50km左右有一個峰，地球上空15∼50km存在著升溫層。正是由於存在著臭氧才有平流層的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧氣，所以也就不存在平流層。 大氣的溫度結構對於大氣的循環具有重要的影響，這一現象的起因也來自臭氧的高度分佈。其三為溫室氣體的作用，在對流層上部和平流層底部，即在氣溫很低的這一高度，臭氧的作用同樣非常重要。如果這一高度的臭氧減少，則會產生使地面氣溫下降的動力。因此，臭氧的高度分佈及變化是極其重要的。 流層中的臭氧吸收掉太陽放射出的大量對人類、動物及植物有害波長的紫外線輻射（240－329納米，稱為UV-B波長），為地球提供了一個防止紫外輻射有害效應的屏障。但另一方面，臭氧遍布整個對流層，卻起著溫室氣體的不利作用。在平流層中臭氧耗損，主要是通過動態遷移到對流層，在那裡得到大部分具有活性催化作用的基質和載體分子，從而發生化學反應而被消耗掉。臭氧主要是與HOX、NOX、ClOX和BrOX中含有的活潑自由基發生同族氣相反應。 測量 臭氧的測量包括鉛直氣柱中臭氧總量的測量和臭氧濃度鉛直分佈的測 臭氧層空洞對地球的危害示意圖 量兩種。測量方法分直接法和間接法：前者對臭氧進行採樣分析；後者在臭氧層外進行測量，大都用光譜分析方法。臭氧測量結果，除採用通常的單位表示外，還用多布森單位，記為DU，它等於千分之一厘米（標準狀態臭氧層厚）。 臭氧間接測量法：光譜分析法是觀測穿過大氣層的太陽直射光或散射光的光譜，然後計算出臭氧含量及其鉛直分佈。在臭氧吸收帶中（見大氣臭氧層），太陽直射光或散射光穿過大氣層，受到臭氧分子的吸收，並受到氣體分子和氣溶膠粒子的散射。波長為λ的單色太陽光，通過大氣層時輻射強度的削弱服從比爾定律。測量臭氧的常用光學儀器有多布森分光光度計和M-83濾光片臭氧儀。多布森分光光度計被認為是測量臭氧的標準儀器。其他類型的儀器都必須定期用它校準。 M-83濾光片臭氧儀主要在蘇聯和歐洲的部分國家使用。用氣象衛星也可以測得全球臭氧的分佈。如雨雲4號衛星上用後向散射紫外光譜儀和紅外干涉光譜儀進行大氣臭氧的觀測。前者測量大氣對太陽光的後向紫外散射，它接收2500∼3400埃中12個波段的紫外光譜，由此反演出大氣臭氧含量全球的分佈；後者除了測量大氣溫度和濕度外,還測量大氣臭氧（9.6微米波段，在此波 國際保護臭氧層日相關圖片 段中接收 4個波長的輻射）。將這兩種光譜儀結合起來，可以探測大氣臭氧濃度隨高度的分佈，例如在雨雲6號衛星上，有臨邊輻射反演輻射儀(LRIR)，它接收大氣臭氧9.6微米輻射帶的信息,用輻射傳輸方程反演，可獲得臭氧的鉛直分佈。 臭氧直接測量法用電化學或化學發光方法測量臭氧含量，可不受大氣透明度和天氣條件的限制，白天或黑夜均可進行觀測。 臭氧測量方法各有優缺點，常常要用多種方法互相補充，互相比較，以求獲得完整可靠的資料。 破壞原因 1.當氟氯碳化物漂浮在空氣中時，由於受到陽光中紫外線的影響，開始分解釋出氯原子出來。 2.這些氯原子的活性極大，常喜歡與其他物質結合。因此當他遇到臭氧的時候，便開始產生化學變化！ 3.臭氧被迫分解成一個氧原子（O）及一個氧分子（O2），而氯原子就與氧原子相結合。 4.可是當其他的氧原子遇到這個氯氧化和的分子，就又把氧原子搶回來，組成一個氧分子（O2），而恢復成單身的氯原子就又可以去破壞其他的臭氧了！ 破壞機理 氣相反應 |
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