课题五：臭氧层损耗.DOCVIP

主題：我們呼吸的空氣 課題五：臭氧層損耗 臭氧 下圖為大氣層的直切面，對流層和平流層皆有臭氧（O3）。 大氣中僅有微量臭氧，但卻是重要化學物質。 平流層內的臭氧層阻擋紫外線輻射。 臭氧的形成和破壞 陽光照射下，紫外線輻射給予能量將氧持續轉化成臭氧，而臭氧釋放能量時，轉化成氧，這反應是持續進行的。 　　　紫外線輻射 O2 (g) + O (g) 　　 O3 (g) (氧氧與氧分子在紫外線輻射形成臭氧) 以下想法是錯誤的：自然過程把氧轉成臭氧，而臭氧被空氣污染破壞。 空氣污染物僅加快臭氧損耗的速率，而減少其穩定狀態濃度。 平流層中臭氧的保護 平流層中臭氧層吸收大部分的太陽紫外線輻射。 平流層內臭氧吸收230-320納米（１納米，nm = 1x10-9米）範圍內的紫外線輻射，所以對生物有保護能力。 該紫外線輻射可導致皮膚癌、眼疾和免疫系統紊亂，也破壞各種海洋和陸地生態系統。 臭氧層損耗 自然循環不斷製造和破壞平流層中的臭氧，臭氧濃度維持於一定水平。 但各種損耗臭氧物質加速破壞過程，導致臭氧濃度低於正常水平； 包括氯氟烴、含氯氟烴、哈龍和四氯化碳／四氯甲烷等； 它們在對流層內相對很穩定； 升上平流層過程需時很久； 強烈紫外線輻射分解它們，進而導致平流層中臭氧層損耗。 南極臭氧層洞  2000年秋天的南極洲臭氧水平（單位： DU）(美國環境保護署, http ﹕///ozone/)。 臭氧層洞是指某地區的地面和太空間的臭氧層水平低於220 DU； 臭氧層洞的“洞”是指臭氧層顯著變薄／濃度減少； 南極洲上空臭氧層洞（參考上圖）清楚分明，範圍很大；該地區上空臭氧層破壞程度常達70%。 這是損耗臭氧物質進入大氣中的最明顯結果；也是臭氧層損耗最極端的例子。 地球大多數地區上方的臭氧層水平長期下降趨勢，嚴重威脅生物存活。 氯氟烴和損耗臭氧的關係 氯氟烴含有氯、氟和碳，如一氟三氯甲烷（CFCl3）： 　一氟三氯甲烷結構圖 它們主要被用於製冷流體、發泡劑、噴霧氣體推進劑和溶劑等。 氯氟烴升上平流層，太陽紫外線幅射令它們： 分解和釋放氯原子； 繼而氯原子和臭氧產生化學反應； 開始破壞臭氧（會損耗臭氧層）的化學循環； 一個氯原子可分解破壞超過100,000個臭氧分子。 如： 紫外線輻射 CFCl3 (g) 　 CFCl2 ( + Cl ( Cl ( + O3 (g) ClO ( + O2 (g) ClO ( + O (　 Cl ( + O2 (g) 最後結果： O3 (g) + O (　　 2O2 (g) (一氟三氯甲烷在紫外線輻射下變成一氟二氯甲烷和氯自由基；氯自由基與臭氧結合成氯氧自由基和氧氣；氯氧自由基與氧自由基給合成氯自由基和氧氣；氯自由基再生，因此，這是一連鎖的循環化學反應，對臭氧層有極大的破壞。) 其他損耗臭氧物質（如三溴甲烷和哈龍）在紫外線輻射下分解，釋放臭氧分子破壞力比氯原子還強40倍的溴原子。 臭氧層損耗的後果 大量的高能量紫外線輻射到達地球，對很多動植物和微生物，甚至整個生態系統有害。如： 改變海洋浮游植物的生產力和擾亂整個海洋生態系統； 紫外線輻射影響植物生長，降低農作物生產量； 紫外線輻射引發基因變化，降低牠們的生產力。 較少平流層中臭氧層的保護，引致到達地面的紫外線輻射量增加，引發光化煙霧的最初形成步驟。 高能量輻射強度的增多會增加患皮膚癌、白內障的機會，也會弱化免疫系統； 例如預計5%平流層中臭氧量的減少會導致美國每年皮膚癌數目增加20%。 臭氧層損耗和氣候變化可能有關； 臭氧層損耗現象和溫室效應現象有很多相同的化學和物理過程； 對於臭氧層損耗，我們能做些甚麼？ 各種損耗臭氧物質加速破壞過程，導致臭氧濃度低於正常水平，所以，減少使用損耗臭氧物質的商品。 個人能做甚麼? 例如： 肯定製冷劑已被回收； 使用不損耗臭氧的製冷劑和化學物； 肯定技術人員被授權檢查和維修家中含有損耗臭氧物質的用具。 科技上尋找損耗臭氧物質的替代品： 氯氟烴的替代化合物可能是由一／兩個碳原子和其他原子，包括（適當排序）氫、氟和氯組成的化合物，如含氟烴和帖烴基的溶劑。 替代化合物的優點： 不含有或含有較少鹵素（氟、氯和溴等）和 分子中的氫提高它們在對流層內的反應性，這是因為它容許這些分子被破壞。 教育上宣傳臭氧層的重要，人人愛護環境。 立法、協議和監察：氯氟烴量因為「蒙特利爾議定書條約」規定而減少釋放，這同時有助減緩全球暖化的速度（因氯氟烴也是溫室氣體）。