氟利昂(CFCs)和哈龙(Halons)对臭氧层的危害、“温室效应”与全球气候变暖

氟利昂(CFCs)和哈龙(Halons)对臭氧层的危害、“温室效应”与全球气候变暖 氟利昂(CFCs)和哈龙(Halons)对臭氧层的危害、“温室效应”与全球气候变暖 (氟利昂是氟氯代烷的商品名称，哈龙是含溴的卤代烷烃的商品名称。) 我们居住的地球周围包围着一层大气，臭氧层就存在于地球上方15~50 km的大气平流层中，它保存了大气中90%左右的臭氧，将这一层高浓度的臭氧称为“臭氧层”。它可以有效地吸收对生物有害的太阳紫外线。如果没有臭氧层这把地球的“保护伞”，强烈的紫外线辐射不仅会使人死亡，而且会消灭地球上绝大多数物种。因此，臭氧层是人类及地生态系统的一道不可或缺的天然屏障，犹如给地球戴上一副无形的“太阳防护镜”，而人工合成的一些含氯和含溴的物质却是臭氧层的“罪恶杀手”。最典型的是氟利昂和哈龙。氟利昂缩写为CFCs，主要用于制冷剂、溶剂、塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等。当制冷系统破裂、渗漏或更换、清洗时均有可能造成氟利昂的外漏。哈龙(Halons)是一类含溴的烃类衍生物，主要被用于制作灭火剂。这类化合物具有特殊的灭火效果，而且不导电、毒性低、无残留，在计算机房、文史博物馆、舰船、飞机等部门都有广泛应用。 氟利昂和哈龙的性质非常稳定，且其密度要大于空气，这些化合物在对流层几乎是化学惰性的，在大气中可以存在60~130年。经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，从而在平流层内混合均匀。 在平流层内，强烈的紫外线照射使氟利昂和哈龙分子发生解离，释放出高活性原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的。例如，氯原子自由基的反应为: 4,5据估算，一个氯原子自由基可以破坏多达1010个臭氧分子，而由哈龙释放的溴原子自由基对臭氧的破坏能力是氯原子的30,60倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和，从而导致平流层臭氧受到破坏，并逐渐减少。并且，由于大气环流作用的影响，氟利昂和哈龙在南极地区平流层内聚积，在南极强紫外线照射下发生光解，产生大量原子氯和原子溴，以致造成严重的臭氧损耗，形成面2积达2 700 km的巨大南极臭氧洞。类似的现象也出现在北极和素有世界第三极之称的青藏高原。据我国科学家1998年测定，中国西藏的上空也发现了一个臭氧层低谷。 然而更令人忧虑的是，氟利昂和哈龙具有很长的大气寿命，一旦进入大气就很难去除。这意味着它们对臭氧层的破坏会持续一个漫长的过程，臭氧层正受到来自人类活动的巨大威胁。 臭氧层被破坏以后，将会产生巨大的危害:对人类免疫系统造成损害，使得免疫机制减退;导致白内障眼疾和皮肤癌发病率上升;破坏生态系统，减慢农作物的生长速率，减低农作物的质量和产量，甚至会造成绝收;减少海洋生物数量，大量鱼类死亡，同时可能导致生物物种变异;造成全球气候变暖与温室效应。同时，它还会引起新的环境问题，过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。 为保持臭氧层，使人类免受太阳紫外线的辐射及维护地球生态系统的平衡，联合国1985年制订了《保护臭氧层维也纳公约》，1987年又制订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定》，对破坏臭氧层的物质提出了禁止使用的时限和，发达国家已于1996年1月1日全部停止氟利昂的生产和使用。作为氟利昂生产和消费大国，我国已加入了上述两个公约。1993年，国务院正式批准了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家》。我国政府承诺，到2010年全国范围内全面停止对氟利昂的生产、销售和使用。2002年1月1日起，我国率先在汽车空调禁用氟利昂制冷剂，使用含氟利昂制冷剂空调的汽车将不得生产和进口。 为减轻因氟利昂和哈龙的生产、使用限制而造成的影响，国际上自20世纪70年代以来就积极开展关于氟利昂替代物的研制、生产和相关应用技术的研究。美、英、日、德等发达国家动用了大量人力和物力，投入了巨额资金，开展了氟利昂和哈龙替代物的研究。 5 “温室效应”与全球气候变暖 温室，对大多数人来说并不生疏。每到冬季，农田里排排温室和塑料大棚里春意盎然，碧绿鲜嫩的瓜果蔬菜花繁叶茂。为什么户外冰天雪地，而温室内却温暖如春呢,原来温室顶棚和四周的玻璃(或塑料薄膜)能够透进太阳光的短波辐射，而室内地面反向的长波辐射却很少能穿透玻璃(或塑料薄膜)，这样热量就被留在室内，因此温室里的温度比室外要高出许多。 近几十年来，由于人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏，大气中CO的2浓度不断上升。CO就像温室的玻璃一样，并不影响太阳对地球表面的辐射，但2 却能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，这就像给地球罩上了一层保温膜，使地球表面气温增高，产生“温室效应”。能产生“温室效应”的气体除CO外，还2有O、CH、氟氯代烷(该类化合物包括20多种，其中主要有CClF、CClF)等。 34322 全球气候变暖会对人类生活带来很大影响。 近百年来，全球增温大约0.6 ?。有人认为，全球气候变暖将可能导致两极的冰川融化，使海平面升高，淹没许多城市。世界上大约有1/3的人口生活在沿海岸线60公里范围以内，世界上35座最大的城市中，有20座地处沿海。海平面升高无疑将是对人类的巨大威胁。地球表面气温升高，各地降水和干湿状况也会发生变化。现在温带的农业发达地区，由于气温升高，蒸发加强，气候会变得干旱，农业区会退化成草原;干旱区会变得更干旱，土地沙漠化，使农业减产。 但是，也有人认为大气中的水蒸气、云量、颗粒物都可能抵消“温室效应”。另外，森林的多少、水利工程、灌溉面积的大小等都会对气温产生影响。因而对未来全球气候的总趋势，还不能做出肯定的推断。还有人认为CO浓度的增加，2有利于绿色植物的光合作用，世界将变得更绿。 虽然目前还不能做出肯定的推断，但是有一点可以肯定，即大气污染对气候的影响已明显表露出来，至少是引起近年来世界各地气候异常的原因之一。CO2等温室气体在大气中的含量不断增加的确是一个事实，它对全球气候的影响是人类必须面对的复杂课题。 为了保护人类赖以生存的地球，人类应共同防止温室效应进一步增强。可以采取以下措施:节约能源，减少使用煤、石油、天然气等化石燃料;更多地利用太阳能、风能、地热等;限制并逐步停止氟氯代烷的生产和使用;大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林等。 此外，发达国家负有减少温室气体排放的主要责任。大气中的温室气体，特别是CO的增加，是发达国家近百年来工业化积累的结果，就是在当前，发达国2 家也是温室气体的主要排放者。占世界人口不到24%的发达国家，消费了世界能源的75%，它们向大气中排放的CO的绝对量，远远高于其他国家。如美国占世2 界人口不到4%，而CO排放量却占世界的25%。由此可以看出，发达国家对削减2 温室气体排放负有不可推卸的主要责任和义务。 6 对煤燃烧产生的二氧化硫等污染物的控制 ,1,消烟除尘 首先是改进燃烧方式和设备，使燃料完全燃烧;其次是靠机械设备将粉尘收集下来。常用的除尘设备有沉降室、旋风收尘器、电除尘器、水浴除尘器等。 ,2,对二氧化硫的控制 对SO2的控制有三种方式:烟气脱硫、燃料预先脱硫、燃烧中脱硫。 ?从烟气中脱硫是将SO经过适当的化学反应变为有用的化工产品或肥料。2 如对含高浓度SO烟气的处理是把SO经催化生成硫酸回收利用。对低浓度SO222烟气可以用多种方法，下面简单介绍利用液相碱性物质的吸收法。 氨酸法用氨水吸收二氧化硫的主要过程为: 再用93%的浓硫酸分解亚硫酸氢铵，可得到95%的高浓度二氧化硫。 石灰乳法(钙法)用氢氧化钙浆液来吸收含SO的尾气以脱硫，并产生副产2 品??石膏。其化学反应如下: 石膏在工业中用途较多，它可以用作建筑材料(石膏板)，还可以作为高密度树脂材料或塑料所制成的复合材料中的填料。 ?从燃料中脱硫燃料脱硫是在煤炭洗选中实现的。洗煤的方法有物理的和化学的两种。物理洗选是利用煤中硫铁矿与其他组分间物理性质的差异进行分离的方法。化学方法脱硫是利用化学反应对硫铁矿中的硫进行脱除。 ?燃烧时脱硫燃烧时脱硫是采用流化床燃烧技术进行的。这种方法是向炉内喷射石灰或白云石作流动介质，与煤粒混合在炉内进行多级燃烧，二氧化硫以硫酸钙的形式除去。这种燃烧方式不仅能脱除二氧化硫，而且因燃烧温度较低，可以减少氮氧化物，因此国内外对这项燃烧技术十分重视。