Anonymous
Anonymous asked in 科學天文與太空 · 2 decades ago

臭氧層是啥阿?

臭氧層是啥阿?可以給我詳細一點ㄉ資料ㄇ?謝謝!

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  • andy
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    2 decades ago
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    何謂臭氧層

    (一)地球大氣層

    地球周圍的大氣層並沒有一定的界限,離地球愈遠,大氣逐漸變為稀薄,以至於近似真空,進入星際太空。1962年世界氣象組織將大氣層依照溫度平均分布劃分為四層,包括對流層、平流層、中氣層及增溫層等。

    對流層包括地面附近因不規則地面摩擦產生的摩擦層約1.5~2.0公里,由邊界層向上伸展,對流層高度在極區上空約7~8公里,赤道上空可達16~19公里。對流層內,溫度向上遞減,平均每公里約減6.5℃,幾乎所有人類活動及大氣現象均集中在這一層。

    平流層的厚度大約在離地面15~50公里左右,平流層下部的等溫現象終止於對流層頂,自此向上,溫度緩慢上升。

    平流層向上為中氣層,約在離地面50公里~100公里,溫度隨著高度下降。再往上為增溫層,約在離地面100公里~400公里,溫度再度隨著高度增加。

    (二)什麼是臭氧

    臭氧(O3)是一種具有刺激性氣味,略帶有淡藍色的氣體,臭氧分子含有三個氧原子,分子式為O3。在平流層中,氧分子因高能量紫外線輻射分解成氧原子(O),而氧原子又與另一氧分子(O2)結合生成臭氧。平流層中,臭氧生成的過程如下:

    O2+UV(波長小於240nm)→O+O(產生氧原子)

    O +O2 →O3 (生成臭氧)

    在對流層中,臭氧可能由於人為污染物的排放,包括氮氧化物、碳氫化合物等,經過日光照射後產生光化學反應,生成臭氧。此外亦可以在空氣中或純氧氣中供給高電壓,以人工方式製造臭氧。

    由於臭氧具有很強的氧化能力,因此有人用於淨化空氣或飲用水等殺菌消毒及除臭。但因臭氧會刺激上呼吸道黏膜、眼睛、氣喘及造成肺功能減退等,對人體健康有不良影響,因此由空氣污染物二次反應產生的臭氧,已成為環保單位管制的對象,管制的方法包括削減氮氧化物及碳氫化合物等,所以在使用人造臭氧時,必須留意控制,不要讓過量的臭氧逸入空氣中,以免影響人體健康。

    (三)臭氧層與紫外線

    平流層中氧分子吸收了紫外線而分解為氧原子,氧原子再與氧分子結合成臭氧。此時臭氧再吸收紫外線分解成氧原子與氧分子,氧原子再與氧分子結合形成臭氧。整個臭氧吸收反應過程,臭氧並未消耗,只是把紫外線吸收後變成熱能,這也是為什麼在平流層裡,溫度會隨高度而上升的主要原因。臭氧吸收紫外線轉成熱能的過程,也就是保護地球表面免受紫外線過度傷害的機制,我們稱平流層中的臭氧為臭氧層。

    那麼臭氧層有多厚呢?據估計如果把平流層的臭氧放在0℃及一大氣壓下,這時候得到臭氧層的厚度不過數公釐而已。因此在計算臭氧層厚度係以0℃及一大氣壓下0.01公釐厚度稱為1DU(Dobson Unit),1DU約為2.7×1016分子/平方公分。

    臭氧層破洞

    根據調查顯示,自1978年開始的十年內,全球各緯度平流層的臭氧含量降低約1.2%至10%不等,南極上空則是臭氧被破壞最嚴重的地區,甚至在春季期間更會出現所謂的「臭氧洞」。

    若因人為活動及工業污染等造成臭氧層破洞因素持續存在,在二十一世紀末,平流層臭氧含量將大為降低,屆時,人類將會面臨一場空前的浩劫!

    (一)臭氧層破壞的情形

    從世界氣象組織研究報告中發現:位於加拿大、中歐、日本的臭氧觀測儀器在過去20年來,每年平流層的臭氧含量平均遞減約1%,且不同高度的臭氧遞減率並不相同。1995年在南極圈上形成了一個和歐洲一樣大的臭氧層破洞;1996年3月的報告指出,北半球的臭氧濃度也正急速在下降中;1996年9月至10月間的南極曾出現一個臭氧層破洞,其面積超過了二千二百萬平方公里,約歐洲面積二倍的臭氧破洞;1997年4月的報告指出,北極臭氧層比前一年同期約減少了15%~25%,受害最深的區域包括了北極與西伯利亞。臭氧層是地球的防護面紗,當它越來越薄,破洞也越來越大的時候,地球上的生物與環境會受到多大的影響呢?

    (二)為什麼臭氧層會有破洞?

    臭氧於平流層中,藉由紫外線照射而產生,形成可以保護地球的臭氧層,但臭氧層高高在上為什麼會受到破壞呢?

    1970年荷蘭科學家郭祿貞(Paul Crutzen)指出有些耐久的人造物質很可能損害臭氧層。1974年美國科學家馬林納(Mario Molina)及勞倫(Sherwood Rowland)證實噴霧罐及家電中如冰箱等所用的氟氯碳化合物(Chlorofluocarbons,簡稱CFCs)足以嚴重破壞臭氧層。以常用做冰箱和冷氣機冷媒的Freon-12為例,分子式為CCI2F2。經太陽光分解後會產生氯原子 (CI)如下:

    CCl2F2 +hn →CCIF2+Cl.

    氯原子破壞臭氧後產生一氧化氯如下:

    CI+O3→ClO+O2

    這個一氧化氯和氧原子經下列反應後,回復成為氯原子,又可以重覆破壞臭氧工作:

    CIO+O→CI+O2

    據估計每一個氯原子,在它的平均壽命中,約可破壞十萬個臭氧分子。如果照現況延續下去,到2050年時臭氧層預估將減少16%,地球上因強烈紫外線肇致的疾病將大量增加。如臭氧層破壞達30%,前面提到過的各類紫外線都能夠達到地面,後果將不堪設想。

    表一顯示目前使用中的CFCS及其相關性質。以壽命來說,最長的是Freon115,長達380年,壽命較短的Halon-1211也有52年,飄浮到臭氧層絕對是足夠有餘。如這些化合物對臭氧的破壞力,也不儘相同,相差可達十倍以上。

    CFCS主要是由北半球工業國家所排出,在北半球大氣中的CFCS濃度也高於南半球,但為什麼至今最大的臭氧洞是出現在南極而不是在其他地方?顯然南極特殊的地理環境和氣候狀況,與臭氧洞的形成有密切關聯。

    冬季在極區上空平流層形成的渦旋阻斷了空氣的交換,造成極低溫狀態(低於-80℃),這種極低溫有助於極性冰晶雲產生。氟氯碳化物經過化學反應形成CIONO2、BrONO2和HCI等化合物,被吸附在冰晶表面。當早春陽光出現時,這些化合物被轉換成化性活潑的CI、Br或CIO、BrO以驚人的效力造成O3大量損耗。雖然自1988年起,北極地區冬春季期間亦出現類似O3破壞情形,但沒有南極嚴重,原因有二:

    1.北極地區平流層溫度很少低於-80℃ 。

    2.北極地區平流層氣旋在陽光出現前通常已經消散,帶著O3的空氣可進來,補充流失的O3。

    (三)什麼是氟氯碳化合物(CFCS)

    氟氯碳化合物就是破壞臭氧層的元凶。俗稱的氟利昂(Freon),約在1930年代開始製造,由於穩定性高,具有不自燃、不助燃也不易起化學變化,以及對人體傷害較小等優點,因而使用遍及各種工業及日常生活用品。然而也因其化性穩定,因此必須上升到平流層後才會分解,造成臭氧層的破壞。

    氟氯碳化合物最大的用途是作為冷媒,如冷氣機及冰箱等電氣產品;另一用途則用作噴霧罐推進劑,如美髮用品、殺蟲劑或油漆等;亦可用作發泡劑,如保麗龍;或電子產品零件之清潔劑。使用量最大者,包括CFC-11、CFC-12及CFC-113等三種原料,使用範圍包括:

    1、發泡劑:硬質PU發泡、軟質PU發泡、聚苯乙烯(PS)發泡及PE發泡等,如CFC-11。

    2、冷媒:冷凍機、冰箱、汽車、空調用冷媒,如CFC-11、CFC-12。

    3、清洗劑:印刷基體電路板、半體導體材料等電子零件及光學零件清洗劑,如CFC-113。

    4、噴霧劑:化粧品、醫藥品、清潔用品等需要推進之噴霧裝置,如CFC-11、CFC-12。

    此外,海龍(Halon)也是全鹵化氟氯碳化物,因具有特別的防火效果,常作為許多需要防火安全場所的滅火劑。然而,由於海龍破壞臭氧的能力更甚於CFCS,所以在使用上更值得關切。

    (四)蒙特婁公約

    基於繼續使用CFCS等化學物質,將導致地球臭氧層被破壞之共識,聯合國環境規劃署(UNEP)召集世界各國共商對策,1985年共有28個國家於維也納達成保護臭氧層協議(Vienna Convention),並決定研議一國際管制公約以補該協議之不足。1987年9月16日再於加拿大蒙特婁市舉行國際會議,並由全世界26個國家共同簽署「蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書(Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer)」,管制氟氯碳化物使用之國際公約,於1989年1月起正式生效。而後,為挽救日益惡化之臭氧層,於1990年6月在倫敦召開之蒙特婁議定書締約國第二次會議,對議定書內容作了大幅修正,其中最為重要者即為擴大列管物質,除原先列管之CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五項及三項海龍外,另增加CFC-13等10種,四氯化碳及三氯乙烷,計12種化學物質,並加速管制時程,提前於2000年完全禁用氟氯碳化物、海龍及四氯化碳。由於臭氧層仍日趨惡化,1992年11月在丹麥哥本哈根召開之第四次締約國大會,決議將氟氯碳化物禁產時程提前於1996年1月起實施,而消費量除必要用途外應減為零。我國身為國際社會的一份子,已訂定管制削減時程,加強列管化學品之管制使用,並積極研發替代品以順應此一世界性的環保潮流。

    由於政府及產業的共同努力,使得我國列管物質消費量削減情形,一直符合蒙特婁議定書的規定。1994年開始,已將海龍的消費量降為零,而1996年開始,亦成功地將其他CFCs列管物質消費量降為零

  • Anonymous
    2 decades ago

    有大量的看不見的氣體包圍著地球,其中有由二個原子鍵結在一起形成的氧分子,還有極少量的臭氧,是由三個氧原子結合在一起所形成的。大部份大氣中的臭氧,不是集中在低氣層,而是集中在地球表面七至十五英哩高空的上氣層----稱之為同溫層或臭氧層。

    臭氧的來源是在臭氧層中,當紫外線把隻原子的氧分子分開成兩單原子,再分別和雙原子的氧分子結合成一個三個氧原子的臭氧。

    上氣層的臭氧大部份是在陽光最強的地方,也就是在赤道上空形成。然後隨著全球氣流循環,流向南北兩極。

    臭氧在自然的大氣化學反應裡生成及摧毀,維持在一個動態且穩定的平衡。單從幾個部分來看,平均說來:這少量的臭氧,幾百萬年來對陸地上的生命演化有著支持的作用。

    呼吸氧氣的生命體,譬如說我們人類,在上氣層中薄薄的臭層裡是無法生存的。然而,臭氧層對地球上生命維持系統來說卻是相當關鍵的。臭氧是大氣中唯一能濾除陽光裡許多有害波長的氣體,其中最具殺傷力的紫外輻射約90%會被臭氧層吸收,臭氧吸收這些電磁波,並把它轉化成熱和化學能量。臭氧層被比喻成是地球的保護膜、隱形的屏障像擴散的外膜,形成「地球的氣息」-------功能上,好像是我們地球天然的濾光鏡。

    近年來因為人類長期且大量使用人工合成的化學物質,對於地球生物十分重要的臭氧層遭受到破壞,形成嚴重問題。

  • Anonymous
    2 decades ago

    什麼是臭氧層 什麼是臭氧層/臭氧層為何日漸稀薄/南極臭氧洞/什麼是氯氟碳化物/臭氧層耗盡對人類及環境的影響/蒙特婁議定書/我國主要措施/相關配合措施 臭氧(O3)是一種具有刺激性氣味,略帶有淡藍色的氣體,在大 氣層中,氧分子因高能量的輻射而分解為氧原子(O),而氧原子與另 一氧分子結合,即生成臭氧。臭氧又會與氧原子、氯或其他游離性物 質反應而分解消失,由於這種反覆不斷的生成和消失,乃能使臭氧含 量維持在一定的均衡狀態,而大氣中約有90%的臭氧存在於離地面 15到50公里之間的區域,也就是平流層(Stratosphere),在平流層 的較低層,即離地面20到30公里處,為臭氧濃度最高之區域,是為 臭氧層(Ozone Layer),臭氧層具有吸收太陽光中大部分的紫外 線,以屏蔽地球表面生物,不受紫外線侵害之功能。上面的超連結有更詳細的資料可以點進去看因為內容太多奇摩知識+網頁不讓人貼

  • Anonymous
    2 decades ago

    什麼是臭氧層?

    臭氧(O3)是一種具有刺激性氣味,略帶有淡藍色的氣體,在大 氣層中,氧分子因高能量的輻射而分解為氧原子(O),而氧原子與另 一氧分子結合,即生成臭氧。臭氧又會與氧原子、氯或其他游離性物 質反應而分解消失,由於這種反覆不斷的生成和消失,乃能使臭氧含 量維持在一定的均衡狀態,而大氣中約有90%的臭氧存在於離地面 15到50公里之間的區域,也就是平流層(Stratosphere),在平流層 的較低層,即離地面20到30公里處,為臭氧濃度最高之區域,是為 臭氧層(Ozone Layer),臭氧層具有吸收太陽光中大部分的紫外 線,以屏蔽地球表面生物,不受紫外線侵害之功能。

    臭氧又會與氧原子、氯或其他游離性物質反應而分解消失,由於這種反覆不斷的生成和消失,乃能使臭氧含量維持在一定的均衡狀態。

    而大氣中約有90%的臭氧存在於離地面15到50公里之間的區域,也就是平流層,在平流層的較低層,即離地面20到30公里處,為臭氧濃度最高之區域,是為臭氧層。

    臭氧層具有吸收太陽光中大部分的紫外線,以屏蔽地球表面生物,不受紫外線侵害之功能。

    在離地面15至35 公里的平流層內,由臭氧氣體形成的一道屏障。

    它能吸收紫外光的輻射,因此可阻擋來自太陽有害光線的滲透。

    一九七五年,科學家己測到每年春季,南極洲上空豐厚的臭氧層呈現急劇轉薄的現象。

    臭氧層為何日漸稀薄?

    早在1974年,兩位美國科學家提出理論,說明當氟氯碳化合物上升到平流層時就會分解出氯,與臭氧發生化學變化,因而破壞臭氧層。

    氟氯碳化合物自l970年開始大量生產及使用,1986年全球氟氯碳化合物消費量達113萬公噸。

    其中約有70%的量,會排放至大氣中使臭氧分解消失。一個氯原子在失去活性以前,足以破壞一萬個臭氧分子,因此對臭氧層造成莫大的威脅。

    根據調查顯示,自 1978年開始的年內,全球各緯度平流層的 臭氧含量降低約 3.2%至10%不等,南極上空則是臭氧被破壞最嚴重的地區,從英國觀測隊測定開始,經美國人造衛星長期觀測,人類終於在1985年確定臭氧層破洞了。

    目前全球臭氧層削減率正以每年2%至3%的速度在進行,如果任其發展,在二十一世紀末,平流層臭氧含量將降至目前的一半以上,屆時,人類將會面臨一場空前的浩劫 !

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