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臭氧发生器臭氧层保护与可持续发展

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臭氧发生器臭氧层保护与可持续发展

发布日期:2016-07-12 09:28 来源:http://www.183hf.com 点击:

臭氧发生器臭氧层保护与可持续发展

当前,在世界范围内所面临的环境问题主要包括三个方面,生物多样性减少问题、全球变暖问题和极地臭氧层空洞问题。这三个全球性问题,严重威胁人类的生存发展。是我们无法回避和必须解决的问题。

  “可持续发展”是指既满足当代人的各种需求又保护生态环境,不对后代人的生存和发展构成威胁的发展。

  臭氧层损耗直至极地臭氧空洞的形成,从某一方面来说,正是我们的先辈和我们自己为获得物质文明的需要所采取的一系列活动导致的。臭氧层的继续损耗,不仅将会限制人类文明的继续发展,而且将会威胁到人类的生存。

  目前来说,解决这一问题的唯一方法,即减缓臭氧层继续耗减的唯一措施,就是淘汰消耗臭氧层物质(ODS),使臭氧层中的臭氧浓度逐渐恢复到正常水平,以维护地球的正常生态环境,保证人类的可持续发展。

  大气层的组成

  地球大气层基本上由电离层、平流层、对流层等组成,对流层最接近地球,地球大气层质量的81%发生在对流层中,接近地表的空气主要由氮气(78.1%)、氧气(20.9%)和少量和氩气(0.9%)及二氧化碳(0.03%)组成。对流层中也含有水蒸汽和很少的“微量气体”甲烷、一氧化二碳、一氧化碳、氢气和臭氧。尽管这些气体的存在量很少,但它们使大气层象一个绝热毯一样围绕着地球。没有这一绝热毯,地球将冷得生命无法生存。

  臭氧是氧的一种存在形式。平流层中含有地球上90%的臭氧。尽管在整个平流层中均可发现臭氧,但在距地面大约25公里的一个区域内臭氧浓度最高,这一区域被称为“臭氧层”。

  太阳辐射透过大气层射向地面时,臭氧层几乎全部吸收太阳辐射中波长300nm以下的紫外线,保护地球上的生命免遭短波紫外线的伤害。所以,臭氧层犹如生物在地球上得以生存繁衍的保护伞。亿万年来,万物生灵已适应在这种保护条件的环境里生存了。

  1950年~1970年的测试数据表明,臭氧水平20年中处于稳定状态。70年代以来,根据世界各地地面观测站对大气臭氧总量的观测记录,全球臭氧总量有逐渐减少的趋势,而且减少的趋势越来越明显,并推断这种减少主要发生在臭氧层。臭氧层减少的一个最明显的表现就是南极“臭氧空洞”的观测。

  1974年,美国加利福尼亚大学教授罗兰(F.S.Rowland)和莫利纳(M.J.Molina)提出,正在世界上大量生成和使用的氯氟烃(CFCs),化学稳定性好,不易在对流层分解,扩散入臭氧层,受到短波紫外线UV-C的照射,分解出Cl•自由基,参与了对臭氧的消耗。

  1986年和1987年9—11月,美国宇航局牵头组织了数10名科学家两次赴南极进行“国家臭氧探险(NOZE)”活动,寻求揭示臭氧空洞的生成机制。在第二次探险中获得了有效的探测结果。验证了罗兰和莫利纳的解释。

  中国的北京和昆明两个观测站,也对大气臭氧总量进行观测。1979—1989年的观测结果表明,两个站上空的臭氧总量都呈下降趋势。

  1985年2月,英国南极考察队队长法曼(J.Farman)发表报道说,他们从1977年起就发现南极上空的臭氧总量在每年9月下旬开始,迅速地减少一半左右,形成一个“臭氧空洞”,持续到11月逐渐恢复。

  1987年,“臭氧空洞”的面积为南半球的15%。1992年的面积更大,使智利和阿根廷的南部处于“臭氧空洞”内。

  1989年初,几个国家的200名科学家又到北极进行考察探测,同样发现在北极的春天,臭氧层中Cl•的浓度升高和臭氧的浓度降低,两者之间有明显的对应关系。但没有形成象南极那样大的“臭氧空洞”。

  臭氧层耗减的直接结果是使到达地表的中波紫外线UV-B辐射增加。中波紫外线UV-B能破坏蛋白质的化学键,彻底杀死微生物,破坏动植物的个体细胞,损害其中的脱氧核糖核酸(DNA),引起传递遗传特性的因子变化,发生生物的变态反应。

  长期接受过量紫外线辐射,将引起细胞内的DNA改变,细胞的自身修复能力减弱,免疫机制减退,使皮肤发生弹性组织变性、角化以至皮肤癌变;诱发眼球晶体产生白内障等。

  过量的紫外辐射可使农作物如大豆、玉米、棉花、甜菜等的叶片受损,抑制其光合作用,导致减产,还能改变细胞内的遗传基因和再生能力,使农产品质量劣化。

    紫外辐射能穿透水下10m。过量的紫外线会杀死水中的微生物,削弱浮游植物的光合作用,破坏水生生物的食物链,引起水生生态系统发生变化,降低水体的自然净化能力,导致水生物大批死亡。

    过量紫外线除了直接危害人和生物机体外,还使城市环境恶化,进而损害人体健康,伤害植物生长和造成经济损失。城市工业在燃烧矿物燃料时排放氧化氮(NO和NO2),与某些工业和汽车所排放的挥发性有机物(包括乙烷、丙烷、丁烷等非甲烷烃类),共同在紫外线照射下会较快地发生光氧化反应,主要生产臭氧、过氧化烯烷基硝酸酯,以及硝酸、醛、有机酸和过氧化氢等。从而造成城市内近地面大气的臭氧浓度增高,引起光化学烟雾污染。

    美国环保局估计,当臭氧层耗减25%时,城市光化学烟雾的发生几率将增加30%,塑料等材料老化的经济损失将达47亿美元。

    半个多世纪以来,由于科学技术促进工业发展和生活质量的改善,人们广泛地使用氯氟烃(CFCs)和含溴氟烃(Halons)等,作为制冷制、发泡剂、喷射剂和灭火剂。从它们的应用中获得了丰富的物质文明享受。

    CFCs30年代被开发为制冷剂和发泡剂,推进了冰箱和空调广泛进入人们的生活中。到今天,CFCs得到经济领域广泛的应用。具有无毒、不燃、性能稳定、价格低廉等特点,是当时的一项优良的技术产品。

    现在许多情况表明,氯氟烃、含溴氟烃(哈龙)及其它一系列有机化合物是消耗臭氧层物质(ODS)。它们的大量排放对大气臭氧层构成严重威胁。

    臭氧层损耗是否能被停止和臭氧层能否恢复呢?回答是肯定的。一旦平流层的消耗臭氧物质被减少,臭氧层可以进行自身恢复。只有这样,才能使其恢复到产生和消失的自然平衡状态。然而,只有将所有的消耗臭氧物质完全限制以后,才能达到上述目的。

    臭氧层的恢复并不是一夜之间能完成的。消耗臭氧的化学物质要用几年的时间才能到达平流层,而且在平流层中某些物质可以存在几十年。就是现在将消耗臭氧的所有物质完全限制,平流层中消耗臭氧的物质的减少也是几十年以后的事情。

    1985年3月UNEP在奥地利首都维也纳举行了由21个国家政府代表参加的“保护臭氧层外交大会”,并通过了《关于保护臭氧层的维也纳公约》,标志着保护臭氧层国际统一行动的开始。1987年9月UNEP在加拿大蒙特利尔召开了有36个国家、10个国际组织共140名代表和观察员出席的“保护臭氧层公约关于含氯氟烃议定书全权代表大会”,经过讨论、修改,最后有24个国家签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。该议定书对5种CFCs和3种Halons的生产和消费实行控制。

    为加快在全球范围内对消耗臭氧层物质实施限制和淘汰,在1992年建立了蒙特利尔议定书多边基金,用以支持发展中国家逐步淘汰消耗臭氧层物质。“因为发达国家造成了问题,而发展中国家缺乏技术和资金。所以在过渡期间,必须给予发展中国家以资金和技术方面的支持。”

    到现在为止,对臭氧层消耗能力最强的物质,CFCs和Halons,在发达国家已经淘汰。其它消耗臭氧层物质也将在22年内淘汰。发展中国家的淘汰速度可比发达国家晚10~20年。

    从1986年到1996年的十年间,世界上CFCs的生产和消费量从100多万吨降至到不足20万吨,其中主要原因是发达国家已经淘汰了CFCs。由此可见,发达国家的消费和生产量是相当大的,对臭氧层的耗减应负主要责任。

     到1998年,发达国家已经为发展中国家提供了七亿多美元赠款用于淘汰消耗臭氧层物质。这点钱是远远不够的。我国新的国家方案中,从1999年到2010年用于淘汰消耗臭氧层物质的总的增加费用为11亿7千9百万美金,这还不包括甲基溴、医用气雾剂、FCFCs及其回收等项目。

    多边基金资助的国家数也在逐年增加。

    中国政府于1989年9月加入《保护臭氧层维也纳公约》,于1991年6月加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,成为按《议定书》第五条第一款行事的缔约国。为使中国有效地遵循《议定书》控制措施,及时获得多边基金应提供的资金和技术援助,根据缔约国会议的要求,于1992年制定编写了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰根据方案》,经11个部委审阅会签,联合上报国务院。1993年1月由国务院批准后报送履行“蒙特利尔议定书”的多边基金执行委员会。

   近年来,臭氧技术已在医学、卫生、食品、饲养业、养殖业、食品储藏保鲜、化工生产、大气净化、污水处理和饮用水杀菌消毒等行业广泛应用,取得了显著效果。臭氧因其强氧化能力,可以破坏微生物的细胞壁,进而割断其核酸,使其丧失生命力,而且采用臭氧消毒具有快速,无二次污染(衰变为氧气),杀菌效果好等多个优点,因此在医院洁净室和食品、制药等有洁净要求的厂房内,利用高浓度的臭氧进行杀毒已经相当普遍。

在对食品厂、药厂、化妆品厂的生产车间消毒时,在车间洁净度不超过30万级时,空气中的臭氧浓度达到10-20mg/m3即可,并且要密闭作用30分钟的时间;如果同时需要对车间内已有的设备和物品消毒,臭氧浓度需要达到20-30mg/m3;如果是对10万级、万级、局部百级洁净度的车间消毒时,臭氧浓度须达到30-100mg/m3。在对包装材料进行臭氧熏蒸消毒时,消毒室/柜内空气中的臭氧浓度一般在50-200mg/m3之间;在对生鱼片、虾仁等水产品进行臭氧水浸泡消毒时,水中臭氧浓度一般在0.8-1.0ppm之间。


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