臭氧消耗:破壞的原因和後果

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臭氧消耗:破壞的原因和後果
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直到上個世紀的發現,人們根本不知道臭氧所起的作用。

在本世紀末,很明顯,由於多種原因,臭氧層耗盡,在某些地方變得更薄,或者只是臭氧飽和度降低。這種現像被稱為臭氧洞

臭氧消耗的原因

三原子氧稱為臭氧。它的主要部分位於海拔12至50公里的高層大氣中。最顯著的濃度集中在23公里的高度。這種氣體是 1873 年由德國科學家申貝因在大氣中發現的。後來,在指定的高度以下,甚至在地球表面附近的大氣層中,都發現了這種氧的變化。

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Ratmir Belov
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原來太空火箭的發射、飛機在 12 到 16 公里的高度飛行以及氟利昂的排放在臭氧空洞的形成中發揮了最大的作用。

1985年,一群來自英國的科學家在南半球南極上空首次發現了直徑超過1000公里的臭氧洞。

技術進步與臭氧洞

對臭氧層的危害最大的是氯和氫的化合物。這種化合物是在氟利昂分解過程中形成的。通常它們被用作噴霧器。當達到某個溫度閾值時,氟利昂沸騰。同時,它們的體積增加了數倍。製造氣溶膠所需的正是這個過程。

Ozone depletion
圖片: Jeffrey Banke | Dreamstime

氟利昂還用於製造提供低溫的設備。它們存在於大型和小型冷凍機、工業和家用冰箱的系統中。當氟利昂洩漏時,重量小於大氣的重量,它們開始上升。在大氣中,氯分離並與三原子氧發生反應,從而破壞臭氧分子,將其變成普通氧氣。

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很久以前就發現了大氣層臭氧層的破壞,但直到 1980 年代這個過程才真正得到評估。事實證明,隨著大氣中臭氧的顯著減少,地球將停止冷卻。溫度將開始升高。此外,由於大氣中二氧化碳的增加,這種增長速度甚至會超過產生溫室效應的可能性。

溫室效應是否是造成臭氧層破壞的原因仍然是科學家們爭論的焦點。

地球臭氧層破壞的後果

如前所述,臭氧是三原子氧。氣體有特殊的氣味和藍色。在某些條件下,氣體會變成液體,以一種叫做“靛藍”的顏色來區分。在特殊條件下,臭氧可以從液態變為固態。在這種情況下,它的顏色會變成深藍色。

毫不誇張地說,沒有臭氧層的存在,我們星球上的生命就不可能存在。至少以現有的形式存在。

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紫外線輻射對所有生物都是危險的。如果它變得更加強烈,那麼大規模的嚴重疾病將在其影響下開始。視力受損。這是白內障的發展、角膜的變化和視網膜的剝落。強紫外線對細胞免疫有抑製作用。首先,它會影響皮膚,表現為腫瘤疾病。由於暴露於增加的輻射,活的有機體將在更小的程度上停止抵抗任何感染。

有趣的事實:臭氧空洞對人類的影響是皮膚癌和白內障等疾病的增長。
Ozone depletion
圖片: GCapture | Dreamstime
強烈的紫外線輻射對光合作用具有壓倒性的影響。它會引起動物行為的變化。他們的適應被打破了。他們開始遷移。對水生環境的居民造成不利影響的藍藻的繁殖正在加速。世界海洋的生物資源急劇減少。輻射會影響魚苗和雞蛋。

土壤肥力下降。生活在土壤中的細菌,對紫外線輻射敏感,會死去。就他們而言,在很大程度上,土壤欠肥力。如果情況不改變,最終的結果將是隨著氣候變化,地球將變成一個沒有生命的星球。

臭氧洞問題

這個問題開始在全球範圍內討論,它可能導致一場環境災難。簽署了相關文件和協議。各國就減少氟利昂生產的必要性達成了統一決定。為他們找到了替代品。結果證明是丙烷-丁烷混合物。它的指標使得它可以成功地替代氟利昂。

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目前,臭氧層破壞的危險仍然是最受關注的問題之一。然而,在世界範圍內,仍在繼續使用使用氟利昂的技術。因此,科學家們正忙於解決減少氟利昂排放的問題,試圖尋找更便宜、更方便的替代品。

解決全球臭氧空洞問題的方法

1985年,世界開始採取嚴肅措施保護臭氧層。臭氧洞已成為一個新的環境問題。起初,引入了對氟利昂排放的限制。隨後各國政府批准了《維也納公約》。它旨在保護大氣中的臭氧層。公約說:

  • 代表不同國家的代表團通過了一項協議,規定在研究影響臭氧層並對臭氧層變化產生刺激作用的過程和物質領域開展合作。
  • 各國承諾對臭氧層進行系統監測。
  • 各國政府正在努力開發具有獨特特性的技術和物質,以幫助最大限度地減少對大氣中臭氧的危害。
  • 各國承諾在製定措施及其使用方面進行合作,並確保對可能引發臭氧空洞形成的活動進行持續監測。
  • 開發的技術和獲得的國家知識相互轉移。
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自《維也納公約》通過以來的這段時間裡,各國簽署了許多協議以減少氟氯烴的排放。同時,規定了完全停止生產的情況。

恢復臭氧層

臭氧消耗的原因和後果是眾所周知的。帶來危險的最大問題是用於製造製冷裝置的技術。這段時間有時甚至被稱為氟利昂危機。新的發展需要大量的資本投資。這對生產產生了負面影響。但是,找到了解決方案。事實證明,氟利昂可以被其他物質代替。除了丙烷和丁烷氣體外,它們還被證明是一種碳氫化合物推進劑。今天,使用吸熱化學反應的裝置正變得越來越普遍。

Ozone depletion
圖片: Dmytro Varavin | Dreamstime

也有關於恢復臭氧層的討論。根據物理學家的說法,可以使用容量至少為 10 rBT 的核電站清除地球大氣中的氟利昂。據估計,太陽每秒能夠產生多達 6 噸​​的臭氧,但它的破壞速度更快。如果將動力裝置用作臭氧工廠,那麼就可以達到平衡。也就是說,臭氧的產生與破壞一樣多。

臭氧層補給

臭氧生產項目並不是唯一的。例如,據科學家稱,臭氧可以在平流層中人工產生。在大氣中也可以這樣做。

有人提議在貨機的幫助下用人工製造的臭氧向平流層輸送臭氧,貨機可以在正確的高度噴射這種氣體。

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臭氧分子可以使用紅外激光從普通氧氣中獲得。為此可以使用浮空器。

如果使用帶有激光的平台將在解決臭氧空洞問題方面發揮積極作用,那麼可以將此類設備放置在空間站上。在這種情況下,可以確保臭氧的持續供應。

所有此類開發的主要缺點是價格。任何項目的成本都太高了。正因為如此,很大一部分項目沒有實施。

結論

已經花費了數十億美元來拯救地球的臭氧層,或者至少以現在的形式保存它。科學家們計算出,如果導致臭氧空洞的任何人類活動(人為因素)停止,則需要 100 到 200 年才能恢復到之前的體積。

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