(一)地球大氣層 

名稱

高度

溫度

特性

1.對流層

0~13 km

每上升 1 km,降低6.5℃

1.與我們生存最有關係之一層

2.空氣污染最嚴重之一層

3.空氣有垂直之上下運動

4.所有天氣現象均在此層

2.平流層

13~50 km

每上升 1 km,增加5℃

1.97﹪的臭氧(O3)集中在平流層,臭氧可吸收紫外線轉成熱能,所以溫度升高 2.平流層無垂直氣流之困擾,噴射機常在平流層底部飛行

3.中氣層

50~85 km

向上漸減3℃

每公里減少

1.中氣層中含O3、O2及CO2,且產生光化作用,又稱光化層 2.溫度最低約為-90℃

4.游離層

85~550 km

向上劇增500 km達1200℃

1.吸收紫外線,產生電離作用,又稱游離層

2.可反射無線電波

5.外氣層

550~ 1000km

溫度繼續下降

1.含H2及He最輕的氣體

2.外太空的起點

(二)何謂臭氧
   
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。
(三)臭氧的功能:
1.
臭氧具有很強的氧化能力,因此用於淨化空氣或飲用水等殺菌消毒及除臭。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。
(四)臭氧層破壞的情形 

   南半球以南極為中心形成圓形極渦,極渦內部氣溫相當低,由地面排出的CFCs(氟氯碳化合物)等物質,冬季時曾在南極上空形成氣溶膠狀的極平流層雲,當南極春季(9~11月)回暖時,CFCs經陽光照射紫外線的反應作用,釋放出大量氯原子,將臭氧破壞造成總臭氧量極端的減少,又因為在南極上空臭氧層在初春時不易得到赤道形成的臭氧補充,於是便形成顯著的臭氧洞終於在1995年10月10日,南極上空的臭氧分布小於220 D.U. (Dobson unit,臭氧量單位是將該大氣層中臭氧,換算成攝氏0度,l大氣壓下的厚度,l D.U.相當於0.0l公釐)的區域達2280萬乎方公里,是歐洲大陸面積約兩倍。北半球的極渦因中心與北極是錯開的,極渦不是圓形,結構鬆散,較不易形成臭氧洞,但在1980年代起,幾乎整個地球平流層的臭氧都有減少的傾向,科學家的觀察顯示,自1979~1991年北緯45°上空的臭氧層濃度減少1.7%(秋天)~5.6%(冬天),而在南緯45°上空者則減少了4.4%(秋天)~6.2%(冬天)。

(五)為什麼臭氧層會有破洞?

氫氧化物破壞臭氧機制

    氟氯碳化合物就是破壞臭氧層的元凶。俗稱的氟利昂(Freon),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。

5.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。
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。

 

(六)臭氧層破壞對人類有何影響?
1.
人類皮膚癌、白內障等疾病罹患率增加
2. 動物免疫系統受抑制,造成身體對傳染疾病及其他的癌症更為敏感
3. 植物生長遲滯、農作物減產
4. 森林生產力嚴重下降,許多數種對UV-B射線敏感,可能減少二氧化碳的吸收加速全球暖化現象,破壤自然生態的平衡
5. 改變氣候、造成溫室效應,間接造成海平面上升
6. 物質破壞及劣化,塑膠、橡膠製品加速老化
7. 減少水面浮游植物產量,破壞水中食物網結構,減少人類海鮮產量
8. 臭氧破壞,全球暖化及酸沉降間交互影響效應

 

(七)保護臭氧層的方法

防止產生消耗臭氧層的化學物(CFCs),例如:

(1)採用不含CFC物質的製冷劑來作空調及冷凍裝置。

(2)工業上,可改用石油溶劑替代淨化工序上所使用的CFC。

(3)日常生活上,應少用含有CFC的噴漆、清潔劑及殺蟲劑。
(4)不購買以 CFCs 為發泡劑所製成的紙和塑膠產品。
(5)不用聚苯乙烯泡沫膠製品,包括泡沫填充劑和冷藏箱。
(6)汽車空調洩漏時應先修理好,再填冷媒,以免 CFCs 洩漏至空氣中。 
(7)不用以 CFCs 為動力的噴霧式產品,改採用非噴霧式包裝產品。
(8)不購買以氟溴烷當推進器的火器。
(9)不使用保麗龍和泡綿,因其原料含 CFCs ,而且使用完後,其廢棄物是永久的公害。
(10)必要時,採用替代品,,如用丙烷代替 CFCs 做為噴霧劑。
(11)考慮暫緩購買新的冷、暖氣機和冰箱,等到目前已在發展和試驗階段的替代品上市。
(12)CFCs的代替品已研發成功, 取代CFCs的代替品之一為HCFCs, 如CHClF2, 每分子較CFCs的Cl原子含量少。因其存在於平流層之期間較短, 僅為CFCs破壞臭氧的2.5%,

心得:

  做報告時,那些化學式讓我想的好久,才想出它的反應過程與所表達之意,自己覺得還滿有趣的,透過這次的報告,讓我了解到大氣層的功能與存在價值,如果臭氧層被我們給破壞了,間接造成的連鎖效應,使的整個生態系統變遷,那麼我們所處的環境將會相當險惡,因此我們應該好好保護大氣層,然而我們每天習以為常所使用的物品竟然會嚴重的破壞保護地球的臭氧層,這倒是讓人滿感慨的,因為工業日益發達,卻也間接造成大自然的破壞,雖然臭氧層不會像颱風或地震般的立即危害我們的健康,但他卻也像不定時的炸彈般,只要我們一時大意,不去理會它,未來需要付出的代價卻是我們不能想像與應付的。因此我們必須找出能夠替代那些有害物質的方法與宣導此觀念,讓每個人都未地球盡點心力。


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