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臭氧层

   日期:2016-04-07     来源:百度百科    浏览:51    

  臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分,其主要作用是吸收短波紫外线。大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气,把它分为两个原子,然后每个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。臭氧分子不稳定,紫外线照射之后又分为氧气分子和氧原子,形成一个继续的过程臭氧氧气循环,如此产生臭氧层。自然界中的臭氧层大多分布在离地20—50千米的高空。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造。2011年11月1日,日本气象厅发布的消息称,今年以来测到的南极上空臭氧层空洞面积的最大值超过去年,已相当于过去10年的平均水平值。

  简介

  臭氧层位于距地面20-50公里的上空,假设将其拿到地面也只有3mm(1气压)的厚度。进一步说明,就像是蕾丝窗帘样的东西正在保护着地球不受紫外线的照射。但是人类自己正在破坏它,这便是对臭氧层的破坏。

  基本信息

  命名

  人类真正认识臭氧是在150多年以前,德国先贝因(Schanbein)博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味,同在自然界闪电后产生的气味相同,先贝因博士认为其气味难闻,由此将其命名为臭氧。

  形成

  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。大家知道,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。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。

  数据

  在这么广大的区域内,臭氧估计小于大气的十万分之一。如果在0℃的温度下,把地球大气层中所有的臭氧全部压缩到一个标准大气压,则它也只能形成约3毫米厚的一层气体。那么,地球表面是否有臭氧存在呢?回答是肯定的。太阳的紫外线大概有近1%部分可达地面。尤其是在大气污染较轻的森林、山间、海岸周围的紫外线较多,存在比较丰富的臭氧 。

  作用

  大气臭氧层主要有三个作用。其一为保护作用,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。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 。其二为加热作用,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。其三为温室气体的作用,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。

  流层中的臭氧吸收掉太阳放射出的大量对人类、动物及植物有害波长的紫外线辐射(240-329纳米,称为UV-B波长),为地球提供了一个防止紫外辐射有害效应的屏障。但另一方面,臭氧遍布整个对流层,却起着温室气体的不利作用。在平流层中臭氧耗损,主要是通过动态迁移到对流层,在那里得到大部分具有活性催化作用的基质和载体分子,从而发生化学反应而被消耗掉。臭氧主要是与HOX、NOX、ClOX和BrOX中含有的活泼自由基发生同族气相反应。

  测量

  臭氧的测量包括铅直气柱中臭氧总量的测量和臭氧浓度铅直分布的测量两种。测量方法分直接法和间接法:前者对臭氧进行采样分析;后者在臭氧层外进行测量,大都用光谱分析方法。臭氧测量结果,除采用通常的单位表示外,还用多布森单位,记为DU,它等于千分之一厘米(标准状态臭氧层厚)。

  臭氧间接测量法:光谱分析法是观测穿过大气层的太阳直射光或散射光的光谱,然后计算出臭氧含量及其铅直分布。在臭氧吸收带中(见大气臭氧层),太阳直射光或散射光穿过大气层,受到臭氧分子的吸收,并受到气体分子和气溶胶粒子的散射。波长为λ的单色太阳光,通过大气层时辐射强度的削弱服从比尔定律。测量臭氧的常用光学仪器有多布森分光光度计和M-83滤光片臭氧仪。多布森分光光度计被认为是测量臭氧的标准仪器。其他类型的仪器都必须定期用它校准。M-83滤光片臭氧仪主要在苏联和欧洲的部分国家使用。用气象卫星也可以测得全球臭氧的分布。如雨云4号卫星上用后向散射紫外光谱仪和红外干涉光谱仪进行大气臭氧的观测。前者测量大气对太阳光的后向紫外散射,它接收2500~3400埃中12个波段的紫外光谱,由此反演出大气臭氧含量全球的分布;后者除了测量大气温度和湿度外,还测量大气臭氧(9.6微米波段,在此波段中接收 4个波长的辐射)。将这两种光谱仪结合起来,可以探测大气臭氧浓度随高度的分布,例如在雨云 6号卫星上,有临边辐射反演辐射仪(LRIR),它接收大气臭氧9.6微米辐射带的信息,用辐射传输方程反演,可获得臭氧的铅直分布。

  臭氧直接测量法 用电化学或化学发光方法测量臭氧含量,可不受大气透明度和天气条件的限制,白天或黑夜均可进行观测。

  臭氧测量方法各有优缺点,常常要用多种方法互相补充,互相比较,以求获得完整可靠的资料。

  破坏原因

  1.当氟氯碳化物漂浮在空气中时,由于受到阳光中紫外线的影响,开始分解释出氯原子出来。

  2.这些氯原子的活性极大,常喜欢与其它物质结合。因此当它遇到臭氧的时候,便开始产生化学变化!

  3.臭氧被迫分解成一个氧原子(O)及一个氧分子(O2),而氯原子就与氧原子相结合。

  4.可是当其它的氧原子遇到这个氯氧化和的分子,就又把氧原子抢回来,组成一个氧分子(O2),而恢复成单身的氯原子就又可以去破坏其它的臭氧了!

 
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