臭氧層

臭氧層(臭氧這樣,德國:Ozonschicht,英國:臭氧層)和地球的大氣層中的臭氧是高的部分的濃度。臭氧,約10的高度- 50 ķ M作為平流許多存在於,特別是20 -最中的高度的25公里密度增加而增加。
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定義[ 編輯]
有臭氧層沒有明確的定義。在一般情況下,有90%,在大氣中的臭氧總量的同溫層,是指對高濃度臭氧帶,先進10 -圍繞一個50公里的[1]。下面,我將給出一些定義。
先進的10 -平流層50公里(聯合國環境規劃署 Q&中(UNEP集合)[2],它是基於建立在環境部的材料[1],等等)
先進的15 - 60公里(美國氣象學會通過詞彙[3])
大氣邊界層大氣臭氧層以上(的約1公里高度)(保護臭氧層維也納公約[4])
順便說一下,具有最高的臭氧濃度的先進20公里附近,1 立方厘米(厘米2)大約10%的13的臭氧中的一個(= 10萬億美元)的分子存在。此外,臭氧混合比(相對於幹空氣的質量,在最高的先進30公里比)附近,9 - 10 ppm的是[3]。
臭氧層的發現[ 編輯]
1839年在瑞士化學家克里斯蒂安·弗里德里希Schönbein發現臭氧,因為特殊的氣味,希臘被命名的基礎上,“OZEIN”的意思是“聞”中。1879年至瑪麗阿爾弗雷德大角是太陽光的光譜在觀察,300 毫微米波長比近短的紫外光沒有在地球表面的附近觀察到的,已發現,有紫外光由大氣中的屏蔽。1881在愛爾蘭化學家沃爾特哈特利被發現(哈特利波段吸收),該紫外線的波長在實驗室短於300nm的強烈地受到臭氧在大氣吸收,紫外線隱藏原因是由於與是臭氧提案。1913年,以約翰·威廉·斯特拉特(瑞利勳爵)發現,在低層大氣中沒有吸收紫外線輻射。並且,在同樣的1913年,查爾斯法布里和亨利·比松 “臭氧層”的存在被發現的兩個法國科學家。1920年,戈登·多布森通過科學測量證明臭氧層的存在[5] [6] [7]。
臭氧的產生[ 編輯]

高度(垂直軸:公里),臭氧濃度:(水平軸多布森單位)曲線圖。高濃度的波段地面附近光化學煙霧反映的影響。紫外線的通透性,在樂隊的每個波段的畫像。
平流,氧分子是太陽的從242納米或更小的波長的紫外線吸收光解是成為一個氧原子。氧原子結合的氧分子臭氧變。其也產生吸收紫外線具有小於320納米的波長的臭氧,將反應的M還進行在同一時間(反應式即分解成氧分子和氧原子主要氮氣中及氧分子,該反應的能量我有一個角色領取)。
臭氧生成過程[ 編輯]
每個反應基本過程由以下四個方程所示。ħ是普朗克常數,所述^ h NU頻率和怒江我所代表的光的光子的能量。(在每個式怒江撞擊紫外光從與分子氧和臭氧分子的吸收帶的太陽的頻率。)
唯一的反應,產生臭氧的性質
{室O} + { RM O} _2 + { RM M} {RIGHTARROW RM O} _3 + { RM M}
分解產生的臭氧吸收紫外線
{室O} _3 + H NU RIGHTARROW { RM O} + { RM O} _2
兩個方程的反應速度非常快,{室O} _3並且{室O}它是在平衡時,奇氧氣是兩者的總和{室O} _x = { RM O} _3 + { RM O}不改變。{室O} _x兩個反應以下的改變前進相對緩慢。
形成反應
{室O} _2 + H NU RIGHTARROW 2 { RM O}
分解反應
{室O} + { RM O} _3 RIGHTARROW 2 { RM O} _2
這個反應的機理在1930年至查普曼構思,查普曼機制調用。臭氧在大氣中存在的90%或更高的平流層,臭氧濃度為2至8個ppm的和非常高的,如果相比於0.03 ppm的表面上。
氧分子的濃度,我隨高度增加成正比的空氣的密度。另一方面,紫外線氧分子的吸收是足夠強的高空正比於太陽的入射光的強度。由於臭氧產生依賴於減少的均量的量與這些高,臭氧濃度增加變高,在某一最大,靠近中央平流瀑布20〜30公里它[7]。
交通運輸和臭氧分佈[ 編輯]
主要是,大量的太陽輻射量的臭氧赤道上的熱帶平流層已經被最活躍的底部產生。產生的臭氧由赤道向兩極定向布魯爾- Dobson環流等被帶到平流層用的高緯度地區,對中高緯度增加的臭氧比熱帶地區。
由於布魯爾- Dobson環流將繼續全年在20公里的高空落在較低的平流層,傳輸不間斷的一年。然而,在兩極擊中冬季平流層附近的極渦的噴射流有一個樂隊,不容易出現跨南北傳熱傳質運輸,運輸的熱量被阻塞變成低溫,而冬季在南極期間,大量的極地平流雲層生成(PSC)。到彈簧初夏,雲這冰是氯原子在大批量,並在同一時間,以熔化生成的。的促進臭氧的分解反應,在彈簧臭氧濃度對PSC表面迅速減小臭氧洞成為發生的主要原因。在另一方面,北極的Rossby波,因為極渦的擾動向南的影響從北,溫度為龍頭,以PSC的產生不降低,甚至不太可能在臭氧濃度下降。
臭氧層的作用[ 編輯]
臭氧層吸收了大量的紫外線來自太陽的有害波長,陸地生態系統起到保護的作用。
紫外線的UV-A(400-315納米)的波長,UV-B(315-280納米),分為UV-C(低於280納米)。大部分波長較短的有害的UV-C的完全被臭氧分子和氧分子在大氣中吸收,不會到達地面。具有中間的UV-A和UV-C的波長的UV-B時,大多是由臭氧層吸收,一部分到達表面,皮膚的刺激或皮膚癌和原因。長UV-A最波長,多數到達表面而不被吸收,危害低於UV-B。的UV-A變為鬆弛和下垂的一個原因。
“ 紫外線 “也見
多布森單位[ 編輯]
有關詳細信息,請參閱“ 多布森單位看“
表示臭氧在大氣中,在地球上的一個點的數量單位為多布森單位(多布森單位,多布森單位)經常被使用。它可以集成所有存在於大氣中,從地面臭氧的天空中的測量點,0℃,1 個大氣壓時轉換到的狀態被表示為厚度。在那裡,它是為1個大氣壓厘米,如果為1cm的厚度,通常使用的1/1000,是米大氣壓厘米(毫原子厘米),也可簡稱為DU被稱為為多布森單位。
臭氧量的緯度依賴較大,或如季節,赤道至少約250 DU附近,約為300〜450 DU在中高緯度地區。有時,該中心是生產了大約100 DU如果很臭氧洞地區。
臭氧層形成的歷史[ 編輯]
臭氧層,從地球上誕生了4.6十億年前開始並不存在。誕生初期地球的原始大氣,主要是二氧化碳組成,由於氧分子幾乎不存在,臭氧幾乎不存在。在同一時間,並開始在空氣中增加的氧分子,我相信,臭氧也開始增加。
因為沒有物質吸收紫外線,在原始的氣氛中,但強烈的紫外線到地面已經下雨下,臭氧和氧氣濃度的越來越多的增加,紫外線掉落在地面上的量開始迅速下降。然而,在該時間,越高的臭氧層的臭氧濃度是本,是在地面附近,而不是在同溫層。這是因為氧濃度薄,紫外光解離氧,因為到達靠近地面。在同一時間內的氧氣濃度的增加,該限制可到達紫外線高度增加,臭氧層隨著這也被移動到天空。
原始氣氛相比,向臭氧濃度的增加速度的氧濃度的增加速度是非常大的。例如,氧也是在100分鐘和2000萬年的電流前的氣氛是1同的稀釋劑,臭氧是當前五分鐘之一。臭氧的濃度是非常薄的相比於氧氣中的氧氣較少原始大氣,紫外線的量,因為在過去,臭氧當前沒有顯著變化與不那麼少量的相比已經產生[8 ] [9] 。
此外,500萬4000 10000-500000000 3000萬年以前的寒武紀大爆發和400萬年前的脊椎動物的土地擴張(的兩棲動物還涉及到出生),和臭氧層之間的關係,以減少有害的紫外線對生物被考慮。如今,對臭氧層的通過在地面附近的增加氧氣濃度,時間臭氧濃度更高的高度降低,並以匹配的紫外光在地面上的定時增大的臭氧濃度被進一步降低。但是,寒武紀大爆發的原因,上升和所需的多細胞生物粘附分子的生物合成的氧氣濃度,一個理論,旨在提高生物的棲息地範圍內,由於淺水,臭氧層和寒武紀大爆發的擴大相關的是不是已被證明[10]。
此外,近年來隨著化石燃料的消耗,已經報導,在氣氛中的氧濃度減少了。減少氧氣在平衡關係導致減少了臭氧濃度。然而減少氧的量的時刻它仍然是一個非常小的值(年平均0.0004%22.4十億噸)的[11]。
臭氧層的破壞[ 編輯]
“ 臭氧洞 “又見
臭氧羥基自由基,一氧化氮,一氯原子是由這樣的存在降解。這些是為了在平流層也自然發生,產生和臭氧的分解的平衡被保持。
但在進入20世紀,電冰箱,冷卻器,例如製冷劑和印刷電路板已被用作用於清洗劑氯氟烴如氯含有的化學物質排放到大氣中。在1974年美國大氣化學家弗蘭克·舍伍德·羅蘭和馬里奧·莫利納,氯原子是在平流層激活指出臭氧分解(包括德國的保羅·克魯岑與1995年的諾貝爾化學獎,以獎項)[12]到了,在1985年英國的約瑟夫·弗曼(英文版),布萊恩·加德納(英文版),喬納森·尚克林(英文版)是南極臭氧減少在春季它成為一個國際問題,因為它是見報同年現象保護臭氧層維也納公約獲得通過,在兩年內於1987年後的蒙特利爾議定書關於消耗臭氧層物質是它採用,CFC開始限制全球。此外,日本的中缽良治茂臭氧減少春季南極上空1984年等人論文[13]曾宣布,我並沒有導致在這個時候提出的問題。
因為氟氯化碳是非常穩定的物質,並且達到平流層中而不分解少,它是由紫外線來自太陽分解,可以是一個氯原子用一個函數來分解臭氧。通常情況下,在平流層氯原子甲烷和二氧化氮將通過創建一個化合物等被滅活,這是布魯爾- Dobson環流是通過攜帶的電線桿,能在-80℃左右和寒冷的冬天精緻的天空極地平流層雲有生成並集成成為催化劑的氯分子。而且,這是激活的氯大量產生時,在春季融化。極地平流層雲二氧化氮(NO 2之後的反應,直到夏天,這是可以解決的,因為它抓住了)。這個9-10臭氧南極濃度大約對應於彈簧突然降低,臭氧洞已經被認為是可能的[12]。
有助於一氧化氮(NO)也臭氧,分解一氧化二氮(N 2 O)是產生的一氧化氮通過,例如,由紫外光降解,增加也氧化亞氮的破壞臭氧層導致。特別是,在一個環境不受破壞由氯氣反應與一氧化氮強烈作用[14]。此外,美國NOAA根據研究小組的估計,臭氧的分辨能力和貢獻弱於但壽命長氟利昂,從這樣的氟氯化碳濃度已經降低,破壞臭氧層在21世紀再次,可以相信,這些一氧化二氮的大於化碳[15]。此外,一氧化二氮的溫室氣體的事實,甚至有京都議定書也是削減目標。
包括工業活動和汽車的廢氣中的空氣中的污染物,也包括在火山氣體硫氧化物是通過使所產生的硫酸氣溶膠也有助於臭氧作為催化劑的降解。菲律賓在1992年至1993年後的爆發增加硫酸氣溶膠濃度的皮納圖博火山大,北半球的臭氧濃度也大大降低[12]。
過程中臭氧分解[ 編輯]
在同溫層中,由於氯的催化反應體系二聚體驅動機構稱為(二聚體驅動機構),將反應基本過程如下所示。
{室氯} + { RM O} _3 RIGHTARROW RM {} CLO + { RM O} _2
{室CLO} + { RM CLO} + { RM M} {leftrightarrow RM氯} {_2 RM O} _2 + { RM M}
{室氯} {_2 RM O} _2 + H NU RIGHTARROW { RM氯} + { RM ClOO}
{室ClOO} + { RM M} {RIGHTARROW RM氯} + { RM O} _2 + { RM M}
淨:2 { RM O} _3 + H NU RIGHTARROW 3 { RM O} _2
氯原子,1只臭氧分子或約100,000至相信是要分解一個鏈,一個高分辨力。
一氧化氮也是在平流層也分解臭氧通過以下催化反應。
{室NO} + { RM O} _3 RIGHTARROW { RM NO} _2 + { RM O} _2
{室NO} _2 + { RM O} {RIGHTARROW RM NO} + { RM O} _2
臭氧層的當前狀態[ 編輯]
如果這仍然臭氧層被破壞更有害的紫外線輻射到表面,皮膚癌和結膜炎被認為這種增加。UV-B的紫外線,特別是皮膚癌的鱗狀細胞癌除了它是已知的,對的主要原因1 白內障也是UV劑量和白內障的患病率和進展的原因之一這顯示了顯著的關係有些流行病學研究[16]。日本氣象廳根據觀察,甚至在日本結束,減少臭氧的趨勢已得到證實。
不過,被視為對使用氟氯化碳的全球限制已見成效,並在最近幾年,已經患上了停止下降,但一些臭氧漸漸地,問題正在得到解決。
應該指出的是,“我們走在到達之前氯氟烴幾十年平流層迄今公佈,臭氧層破壞,現在進一步的進展”是的神話是。事實上,從當氟里昂濃度為最大,直到在最大在對流層中的氟里昂濃度在平流層中為約三至四年所需的時間。
另一方面,根據最近的研究,臭氧層的厚度是不同的取決於年,季節變化或作為因子QBO,南極振盪用等相關聯的,指出了[17] [18]
同溫層中的臭氧分子和氧氣分子的光化學反應加熱吸收紫外線與其已決定的溫度由平衡和紅外輻射大氣本身發出[19],在最近幾年,在平流層中的天空減少在對比的溫度和對流層已經報導通過增加發射的紅外輻射。
近年來有關臭氧層後的運動,CFC限制為[ 編輯]
臭氧洞在2050年被堵塞的時候
西方報紙和日本經濟新聞社,讀賣新聞社文章認為,20世紀是南極上空臭氧洞,已經不斷擴大,在消失的預測結果,2050年年底,國家環境研究所的秋吉穎兒首席同事據報導,該集團宣布(2006年5月20日)。國立新聞稿環境研究[20]根據,但未來一段時間大的臭氧洞遺跡,在2020年開始萎縮,從時間的臭氧洞,到2050年左右,1980年被恢復到水平的結果東西與所獲得的。雖然臭氧空洞的期望,在監管現在已經消失了2050年左右可有臭氧洞的大型國有想出了隨後的預測結果,並在同一時間,在未來的幾十年。在這樣的含氯氟烴的使用比預期的機型,臭氧空洞的恢復,並且還描述了進一步推遲的情況。
氟利昂氣體法規生效 - 臭氧層正在恢復
通過對排放法規,如氯氟烴的效果,臭氧層破壞是早期被發現是在復甦態勢的邊界1997(2006年8月31日)。由氟利昂氣體排放法規的影響,臭氧層破壞正想研究報告認為,在復甦趨勢高峰在1997年已宣布8月20日[21]。這項研究中,美國佐治亞理工學院的研究團隊在美國國家航空和航天局(NASA)和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)進行了數據的基礎上。臭氧在地球平流層的量,我分析了氣球和地面安裝的設備,NASA和NOAA衛星,如從觀察所得的25年間。根據這個研究報告,臭氧在平流層北極/南極,1979年從1997年繼續減少通過,而且往往會增加1997年的邊界。大約一半的增加臭氧量的同溫層和在上部已觀察(11英里以上的表面)。在臭氧量的變化,太陽的的太陽黑子週期和季節因素的影響,但被認為是多種因素的影響,諸如風在平流層的方向,增加的臭氧這一平流層頂部的量,由於排放法規,諸如氯氟烴的效果幾乎完全這就是。對臭氧層消耗人體的不良影響1980年首次開始得到認可。以回收的臭氧量到這個水平,這是預期為圍繞本世紀中葉。
最大的南極上空臭氧洞在過去
根據這樣的NASA,預計南極上空臭氧洞的最大化過去的[22]。因為在冬天,這個溫度南極上空比平常低南半球。在南半球,現在將被引導到夏季,紫外光,看起來量比平時更多(2006年10月21日)。美國國家航空和航天局(NASA)和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)是10月19日,擴大了南極上空臭氧洞,9月下旬宣布,它已經成為全球最大的過去。臭氧是從太陽吸收更多的有害紫外線,一直扮演保護地球的表面的作用。特別是在天空北極南極,但下降趨勢自1979年以來,也有氟利昂氣體排放法規的影響,它會增加1997年的邊界,與NASA和NOAA未在八月份的報導。臭氧空洞擴大的這個時候報南極洲,平流層的溫度是涉及。根據NOAA的數據,在2006年9月下半年平流層南極上空的溫度大約是9攝氏度,比平均水平。臭氧洞的這個時候的大小,從8.9到9.3萬平方英里(約合大小北美大陸),擴大到約1060 10000平方英里。雖然對流層和平流層中的氟氯化碳數量正在減少,為了保持在'40多的空氣,減少氟氯化碳的平流層在南極地區過去,在未來的五到十年,每年從0.1%到0.2%不僅程度。取決於因此年,溫度波動,南極上空的影響,有可能超過還原性氣體的效果。
2008年最新的情況,日本氣象廳當時的“臭氧層觀察報:2007年的” [23]
最新數據“臭氧層觀察報告:2007年的”日本氣象廳根據/ 2008/04/22,臭氧層空洞繼續推進減少臭氧量集中在80年代仍不足的情況指出,南極洲臭氧洞我見過的最大的面積仍然較大。

1980年南極臭氧洞,但300萬平方公里的0.2倍南極的比例,在2005年以來的當前狀態已經達到約2500-3000 10000平方公里,大陸比2.2倍。(1992年已經達到了25萬平方公里)
如果你已經立足於世界的臭氧總量認為,1980年,2005年在目前,因為它已經成為一個-3%左右。(-6%,在1992-2001年的高峰)
“臭氧層觀察報:2007年”圖1世界臭氧總量月平均值的轉型,改變圖5南極臭氧洞的面積最大,標誌著一個顯著變化的觀察。
換句話說,從停滯仍然臭氧總量較少臭氧洞是很大,但臭氧總量穩步下降臭氧空洞擴大志同道合的情況,直到1980-2001年左右,或者打惡化趨勢,並有底部的情況下,每年的幅度停止一種情況是表示一個緩慢復甦的趨勢,而反复。
腳註[ 編輯]
[ 幫助 ]
^ 一個 B 試圖保護臭氧層和兩個臭氧層的破壞?環境部,瀏覽2011年9月29日。
^ TWENTY問題和解答有關臭氧層聯合國環境規劃署,2006年瀏覽2011年9月29日。
^ 一個 B 臭氧層 AMS詞彙,美國氣象學會,瀏覽2011年9月29日。
^ 維也納公約日本暫譯臭氧層保護環境部,瀏覽2011年9月29日。
^ 臭氧層的歷史
^ 歷史臭氧層鮑勃Keesee
^ 一個 B 島崎辰雄,平流層臭氧,1989年,第224頁,東京大學出版會
^ 昨天今天在某一天,明天-一次性“能源和環境” -
^ 7故事臭氧層(4)對地球臭氧層的歷史
^ 川真一 “生命的共同進化和地球”,日本廣播出版協會<NHK書>,2000,第170-192。ISBN 4-14-001888-7。
^ [1]國立環境研究所
^ 一個 B ç 臭氧層的破壞由氯氟烴國立環境研究所
^ 臭氧觀測,在昭和站,從1982年2月至1983年1月的初步結果
^ 一氧化二氮(N2O)的問題,其還原技術 Miyadera達夫,資源環境技術研究所(AIST現在)
^ AR RAVISHANKARA,約翰·S·丹尼爾,羅伯特·波特曼。氧化亞氮(N2O):發射的,21世紀的主級消耗臭氧層物質。
^ 臭氧層和紫外線國立環境研究所
^ 南極臭氧洞在過去的十年是決定由變異的平流層和對流層氣象克雷格S. Long等,對大氣中14日會議上,2007年
^ 極地臭氧的大型年代際尺度的變化表明太陽能的影響 B.-M等Sinnhuber,Atmos的化學物理,討論,5,12103-12117(2005)
^ [2]日本氣象廳
^ “關於使用國家環境研究所環境部的,臭氧空洞恢復的預測“平流層化學氣候模式” (PDF ) “(大氣環境研究區域大氣物理研究所)
^ 日本經濟產業省和獨立行政機構新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)的“ NEDO海外報告NO.913,2003年8 20 “(NEDO華盛頓辦公室)
^ “ 昭和基地在臭氧總量最低紀錄,在過去 “(日本氣象廳)
^ “ 平流層臭氧仍不足狀態 “(日本氣象廳)
另請參見[ 編輯]
    維基共享資源,臭氧層但是也有一些相關的類別。
臭氧
保護臭氧層維也納公約
關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書
法律關於保護臭氧層的通過特定物質的控制
在確保回收的碳氟化合物的實施和銷毀涉及具體產品的法律
外部鏈接[ 編輯]
環境部對臭氧層之類的監測結果年度報告
國立環境研究所破壞臭氧層-過去,現在和未來-
日本氣象廳臭氧層觀察報告