小知識：什么是溫室效應？
溫室效應知識
什么是溫室效應
溫室有兩個特點：溫度較室外高，不散熱。生活中我們可以見到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的溫室。使用玻璃或透明塑料薄膜來做溫室，是讓太陽光能夠直接照射進溫室，加熱室內(nèi)空氣，而玻璃或透明塑料薄膜又可以不讓室內(nèi)的熱空氣向外散發(fā)，使室內(nèi)的溫度保持高于外界的狀態(tài)，以提供有利于植物快速生長的條件。
溫室效應是怎么來的
溫室效應主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。
二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發(fā)散，其結果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。
人類活動和大自然還排放其他溫室氣體，它們是氯氟烴、甲烷、低空臭氧和氮氧化物氣體等。
溫室效應有什么危害
由環(huán)境污染引起的溫室效應是指地球表面變熱的現(xiàn)象。
它會帶來下列幾種嚴重惡果：
1．地球上的病蟲害增加；2．海平面上升；3．氣候反常，海洋風暴增多；4．土地干旱，沙漠化面積增大?？茖W家預測：如果地球表面溫度的升高按現(xiàn)在的速度繼續(xù)發(fā)展，到2050年，全球溫度將上升2—4攝氏度，南北極地冰山將大幅度融化，導致海平面大大上升，一些島嶼國家和沿海城市將可能淹于水中，其中包括幾個著名的國際大城市，如紐約、東京和悉尼等。
怎樣減少溫室效應
為減少大氣中過多的二氧化碳，一方面需要人們盡量節(jié)約用電（因為發(fā)電燒煤），少開汽車；地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是熱帶雨林。所以，另一方面我們要保護好森林和海洋，比如不亂砍濫伐森林，不讓海洋受到污染以保護浮游生物的生存。我們還可以通過植樹造林，減少使用一次性方便木筷，節(jié)約紙張（造紙用木材），不踐踏草坪等行動來保護綠色植物，使它們多吸收二氧化碳來幫助減緩溫室效應。
什么是臭氧層？
| 什么是臭氧層？ |
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| 什么是臭氧層？
我們所居住的地球周圍。環(huán)繞著一層大氣。這層大氣的主要成分是氮和氧，約占99%以上。此外，還有少量的氬、二氧化碳、水汽和臭氧(O3)等等。雖然大氣中二氧化碳、水汽和臭氧含量很少，但對整個地球氣候的變化卻影響很大。
包圍地球的大氣，其特性會隨高度不同而有許多變化，科學家便依照氣溫梯度，來劃分大氣的垂直結構。最接近地表的是「對流層」，其次為「平流層」、「中氣層」和「熱氣層」。熱氣層是大氣的最外圈，大氣愈向外愈稀薄，並沒有一條明顯的界限。由于大氣是受地球重力吸引而環(huán)繞在地球四周，因此離地表越近，空氣密度越高，大約90%的空氣都聚集在離地表30公里的范圍之內(nèi)；到了離地100公里處，大氣密度已不及海平面的百萬分之一，所以若與地球半徑約6370公里相比，大氣的確只有薄薄一層而已。
平流層的位置大約在離地10-50公里處，但大氣中的臭氧絕大部分都集中在離地面大約25-30公里的平流層中，稱為「臭氧層」。名雖為層，但實際上臭氧分布各地並不均勻，而且大氣中臭氧的總含量非常少，尚不到1ppm（百萬分之一）。這極薄的一層臭氧，對于地球上的生命非常重要，因為臭氧能吸收陽光中的紫外線，將這些波長很短，而且有致命危險的輻射線，轉(zhuǎn)換成熱能，只有極少量能到達地表。紫外線會破壞包括DNA在內(nèi)的生物分子，增加患皮膚癌、白內(nèi)障的機率，而且和許多免疫系統(tǒng)疾病有關。此外，紫外線對于農(nóng)作物，甚至海洋生態(tài)系都會造成負面影響。然而這層重要的臭氧已經(jīng)受到嚴重破壞，而且情形一年比一年惡化。
臭氧層的作用
臭氧層吸收大部分來自太陽有害的紫外線。臭氧層象是一層保護屏，完全擋住了致命的UV-C射線《就是紫外線》。正如我們所知，臭氧層對所有生物是非常重要的。消耗臭氧層則讓更多的紫外線到達地球，而更多的紫外線意味著將造成更多的黑瘤和非黑瘤皮膚癌，更多的白內(nèi)障疾病，免疫系統(tǒng)能力的下降，農(nóng)作物產(chǎn)量的下降，海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞，漁業(yè)產(chǎn)量的下降，對動物產(chǎn)生副面影響，對塑料制品產(chǎn)生更多的破壞。
科學家對破壞臭氧層的關注始于1970年。研究表明，CFCs（英文全稱Chloro-fluoron-carbon為氯氟烴的英文縮寫）在大氣中分裂并釋放出破壞臭氧層的氯原子，哈龍物質(zhì)釋放出來的溴原子也對臭氧層造成同樣的破壞。
1976年，聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）理事會第一次討論了臭氧層破壞問題。在UNEP和世界氣象組織（WMO）設立臭氧層協(xié)調(diào)委員會（CCOL）,定期評估臭氧層破壞。1977年召開了臭氧層專家會議。1981年開始就淘汰破壞臭氧層物質(zhì)的國際協(xié)議進行政府間的內(nèi)部討論，并于1985年3月制定了《保護臭氧層維也納公約》。
什么是ODS？
許多科學研究證明，工業(yè)上大量生產(chǎn)和使用的全氯氟烴、全溴氟烴等物質(zhì)，當它們被釋放并上升到平流層時，受到強烈的太陽紫外線UV-C的照射，分解出Cl.自由基和Br.自由基，這些自由基很快地與臭氧進行連鎖反應，每一個Cl.自由基可以摧毀10萬個臭氧分子。人們把這些破壞大氣臭氧層的物質(zhì)稱為"消耗臭氧層物質(zhì)"，因其英文名稱為Ozone Depleting Substances，取其英文名稱字頭組成縮寫，簡稱ODS。
目前，認為ODS包括下列物質(zhì)：CFCs、哈龍(Halon)、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等。
什么是CFCs？
工業(yè)上大量生產(chǎn)和使用的氯氟烴是破壞臭氧層的物質(zhì)，根據(jù)氯氟烴的英文名稱Chloro-fluoron-carbon，取其字頭組成縮寫CFC， 用CFC代碼作為氯氟烴的統(tǒng)稱。
在CFC后標以化合物代碼，可以代表不同的氯氟烴，如CFC-12代表二氯二氟甲烷，CFC-113代表1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷等。
氯氟烴的命名法是其后面以代碼表示不同的化學物質(zhì)（或組成）。編碼原則是用三位數(shù)組成代碼，個位數(shù)表示分子中氟原子的個數(shù)、十位數(shù)表示分子中的氫原子的個數(shù)加1，百位數(shù)表示分子中的碳原子的個位數(shù)減1。按此原則，三氯一氟甲烷（分子式為CCl3F）的代碼百位數(shù)為0、十位數(shù)為1、個位數(shù)為1，寫為CFC -11；二氯二氟甲烷（分子式為）的代碼百位數(shù)為0、十位數(shù)為1、個位數(shù)為2，寫為CFC-12。幾種重要的CFC物質(zhì)如下表：
代碼 化學式 化學名稱
CFC-11 CCl3F 三氯一氟甲烷
CFC-12 CCl2F2 二氯二氟甲烷
CFC-13 CClF3 一氯三氟甲烷
CFC-113 CCl2FCClF2 三氯三氟乙烷
CFC-114 CClF2CClF2 二氯四氟乙烷
CFC-115 CClF2CF3 一氯五氟乙烷
以上物質(zhì)由于與碳相連的氫原子完全被氯和氟取代，所以又叫全氯氟烴。
CFCs對臭氧層的破壞作用
罪魁禍首CFCs
早在公元1896年，科學家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，燃燒煤所產(chǎn)生的二氧化碳，會升高地球表面的溫度；比較之下，人類對大氣臭氧層遭到破壞的問題，就顯得非常后知后覺，以至于今天南極臭氣洞一年比一年擴大，而且速度之快，幾乎令科學家們們措手不及。
人類直到1970年代初期，才開始警覺有許多人為因素會破壞大氣中的臭氧。當時許多科學家和環(huán)保人士擔心，新興的「超音速航空器」(supersonic trnsport, SST)在平流層飛行時，所排出的氮氧化物(NOx)、硫化物和大量的水汽，對高層大氣層會造成不利影響。1971年，加州大學柏克萊分析的物理化學家Harold Johnston提出警告：超音速航空器將嚴重破壞臭氧層。
但在1972年，美國航空太空總署(NASA)發(fā)表聲明，坦承太空梭的「固體燃料火箭推進引擎」(solid rocket booster, SR 會將「氯」直接排入平流層而威及臭氧。過去科學家直認為火山爆發(fā)是平流層中氯的唯一來源，而且由于噴發(fā)量小，所以被視為可以合理忽理忽略。NASA此舉，使科學界從此將注意的焦點，從超音速航空器和NOx，轉(zhuǎn)移到氯上。
1972年7月，NASA正式公布太空梭的環(huán)境影響評估報告書，其中雖然提到太空梭會沿著軌道排出大量的氯化氫(HC1)廢氣，但卻認為對環(huán)境影響不大。
NASA隨后又委托兩位西根大學的教授，史托斯基(Richard S. Stolarski)和塞西隆(Ralph J.Cicerone)，對這份報告續(xù)作檢討。他們兩人在1973年春，向NASA提出結論完全不同于評估書的報告：太空梭所排出的氯，將嚴重破壞平流層臭氧。
但真正使臭氧問題「國際化」的關鍵，則應該算是兩位加州大學U.C.Irvine的化學家─Mario J. Molina和F. Sherwood Rowland，雜志上的一篇文章。他們兩人在文章中明白指出：完全由人工合成的「氟氯碳化物」(CFCs)，由于工業(yè)上應用范圍廣泛，所以在過去的50年間，排放在大氣中的量已經(jīng)相當可觀，而且它非常安定，生命期長達40~150年，因此會在大氣中不斷累積，最后將上升至平流層，在這里因受紫外線照射而分解產(chǎn)生氯原子，活潑的氯原子會與臭氧反應，使臭氧分解消失。他們強調(diào)，平流層所能接納的氯相當有限，而且即使大幅降低CFCs的使用量，大氣也需要一段相當長的時間才能減緩臭氧的分解。
CFCs對臭氧的威脅，很快就引起大眾傳播媒體的重視。先是《紐約時報》，再是《時代》雜志，都對CFCs破壞臭氧層的消息做大篇幅的報導。原本是工業(yè)寵兒的CFCs，現(xiàn)在已成為罪惡昭彰的臭氧殺手。
CFCs性質(zhì)安定不易分解
氟氯碳化物(CFCs)，顧名思義，即是含有氟(F)、氯(Cl)、碳(C)的化合物。CFCs的應用范圍極為廣泛，可作為汽車和冰箱等冷凍空調(diào)的冷媒、電子和光學元件的清洗溶劑、化粧品等噴霧劑，以及PU、PS、PE的發(fā)泡劑等等。
從1930年代合成初期開始，CFCs在全球各工業(yè)國家的使用量便不斷增加，主要因為CFCs的化學性質(zhì)非常安定，不可燃且無毒性，故過去一直被認為安全又理想的化學物質(zhì)，廠商大量制造，使用者也任其擴散至大氣中。
工業(yè)界習慣上以CFC-xyz或CFC-xyz來表示不同化學級成的氟氯碳化物。其中x為碳原子數(shù)目減1，y為氫原子數(shù)目加1，z表氟原子數(shù)目。例如目前工業(yè)上常用的CFC-11(CCl3F)、CFC-12(CCl2F2)，以及CFC-113(CCl2FCClF3)等。
CFCs的性質(zhì)非常安定，一旦被釋入大氣，除非行光分解反應，否則會不斷累積在對流層中。在CFCs未受管制之前，全世界每年都要排放大約100萬噸以上的CFCs，而這些管制前就被排放到大氣中，總量約在2000萬噸的CFCs，目前大部分仍留存在對流層中。
由于世界各主要工業(yè)國家多位北半球，因此北半球大氣中CFCs的平均濃度較南半球為高。CFCs逸出后會在大氣中迅速擴散，但南北兩半球的大氣，要穿越赤道完全混合，需時約2年。北半球大氣中CFCs的平均年增率為4-5%，而南半球CFCs的平均濃度則較北半球約低8-10%，故南半球的CFCs大約也剛好是以落后北半球2年的時間，而以相同的速率在增加中。
積存在對流層的大量CFCs，會隨著大氣運動進入對流層。對流層的最上部是「對流層頂」(Tropopause)，對流層頂?shù)母叨雀鞯貋K不相同，會因季節(jié)和緯度而異，以在赤道附近最高，約達公里；在高緯而異，以在赤道附近最高，約達8公里；在高緯度的兩極，則只有約8公里，而且夏季比冬季略高。由于各地對流層高度不同，在緯度30度左右的副熱帶地區(qū)，會產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象，「對流層頂缺口」。在這個缺口處，上下層空氣混合非常強烈，CFCs等物質(zhì)便因而趁隙進入平流層。
平流層中的臭氧反應
CFCs所以會對臭氧層造成如此嚴重的傷害，主要關鍵就在其所含的「氯」(Cl)?？茖W家估計，由CFCs所釋出的1個氯原子，只要數(shù)個月的時間，就能使大約10萬個臭氧分子消失。
在正常狀況下，平流層中的臭氧分子，是處于一種動態(tài)平衡的狀態(tài)。高層大氣中的氧分子(O2)吸收紫外線，分解成活潑的氧原子(O)：
O2+hv→O+O
氧原子再與鄰近的氧分子反應生成臭氧：
O+O2→O3
臭氧也會因受強烈紫外線照射而分解，生成氧原子和氧分，或是與活潑的氧原子作用形成氧分子：
O3+hv→O2+O
O3+O→O2+O2
臭氧就在這些反應中不斷生成與分解，維持著微妙但脆弱的平衡。
氯則會破壞這種平衡。CFCs在平流層受強烈紫外線照射而分解產(chǎn)生氯，氯會與臭氧反應，生成氧化氯自由基(ClO)：
Cl+O3→ClO+O2
帶有自由基的ClO非?；顫?，若與同樣活潑的氧原子反應，便生成氯和較安定的氧分子：
ClO+O→Cl+O2
而這個被釋出的氯，又可以再與臭氧反應，因此氯一方面能夠不斷消耗臭氧，另一方面卻又能在反應中再生。
但過去有些研究認為CFCs對臭氧的破壞有限，那是因為氯和ClO也會和大氣中的其他成分作用，而生成不會破壞臭氧的化合物。其中氯會與甲烷(CH4)作用生成氫氯酸(HCl)，ClO則會與二氧化氮(NO2)作用，生成硝酸氯(ClONO2)。HCl和ClONO2被稱為「氯貯存物質(zhì)」(chlorine reservoirs)，因為它們本身不會與臭氧反應，但在某些狀況下卻可以釋出能破壞臭氧的氯。
既然氯會形成不破壞臭氧的「氯貯在物質(zhì)」，為什么還會有臭氧洞？而且CFCs主要是由北半球工業(yè)國家所排出，在北半球大氣中的CFCs濃度也高于南半球，那么為什么至今最大的臭氧洞是出現(xiàn)在南極而不是在其他地方？
顯然南極特殊的地理環(huán)境和氣候狀況，與臭氧洞的形成有密切關系。
多邊基金
臭氧層破壞是當今全球環(huán)境問題之一。為解決此問題，國際社會在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的協(xié)調(diào)下，于1985年簽署了《保護臭氧層維也納公約》，并于1987年，制定了《關于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》（以下稱《議定書》）。中國政府1991年簽署并批準了《議定書》倫敦修正案，正式參與國際保護臭氧層合作。目前，《議定書》締約方已達到168個，《議定書》已被許多國際組織和國家認為是際合作解決全球環(huán)境成功典范。
多邊基金是《關于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》框架下為幫助發(fā)展中國家履約而設立的新的、額外基金，由發(fā)達國家捐款。用于支付淘汰活動的增加費用。多邊基金于1993年正式開始運行，至1999年已向超過100個發(fā)展中國家發(fā)放了12億美元的贈款，以支持發(fā)展中國家轉(zhuǎn)向彩對臭氧層無害的替代品/替代技術。多邊基金1997-1999年的預算為5.4億美元。在1999年的第11次締約方大會上，將討論并決定2000-2002年三年的多邊基金增資規(guī)模。
多邊基金有四個國際執(zhí)行機構，即聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）、聯(lián)合國工業(yè)與發(fā)展組織（UNIDO）和世界銀行。他們負責幫助發(fā)展中國家開發(fā)、準備、申報和實施項目。 |
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