臭氧层的形成

臭氧层是怎么形成的~

我们的地球是由大气层包裹着，保护我们不受来自外层空间的各种有害物质的影响，说白点它就是地球各种大气的集合。其中，里面最丰富的是氮，它占大气总量的78%，其次含量较高的是确保地球上有生命的气体氧气

臭氧（O3 OZONE）又名重氧或活性氧，是以稀薄的状态混合存在於空气中，特别是以光化学作用（受到雷击闪电时的高能量电荷或太阳光中的短波紫外线冲击时）自然产生於地球上的成层圈或地表上（尤其是在海滨、森林地带有比较多臭氧存在）。臭氧以化学式来说明，即由三个同位素原子：氧（O）结合而构成一个分子（O3），当臭氧产生时，三个原子中第三个原子具有不断地从其他两个原子的结合中游离、破坏或逸出的性质，并在逸出时，藉当时的能量很快的产生强力氧化作用，氧化其他物质，更难得的是臭氧在氧化过程中，如无氧化反应物质时，即自行还原为氧气，具达成目的后自行消失的优异特性（O3 ＝ O2 (氧气) + O (初生氧)，当初生氧从臭氧中逸出游离时，藉当时的能量可产生(1)杀菌(2)脱臭(3)解毒(4)漂白等氧化作用。

臭氧因系轻度结合所以为不安定的状态, 在常温下会逐渐分解而成为氧分子。 臭氧也会因光、热、水份、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速其分解。 臭氧在大气中的半衰期最多为50分钟。将浓度高的臭氧打入水中时, 其半衰期则仅需20分钟。水中杂质或PH质高时,在水中所残留的臭氧其分解速度就会加速。 空气或水中的温度或湿度高时, 臭氧的分解或还原作用, 亦会加速。

臭氧存在於水中时，可与多数的有机物急速而强力地发生化学反应，因此，能除去水中化合物，或讨人厌恶的味道、臭气、颜色等，并发挥强力的杀菌效果。

臭氧一般来说，是混合在空气中的稀薄气体，由於分解速度快，所以不能储存(但液体臭氧则另当别论)，自古以来臭氧在自然界中为人类提供其特性与功能默默的服务，实为人类生存中不可或缺的宝贵元素

负离子:

离子是一种非常小的粒子,以带正电或负电的原子或份子型态存在,而所有化学变化的基础就是由这些电子的移转所造成,我们人体本身就是一个有机体,随时在进行化学变化同时产生大量的离子.
烟雾.灰尘及各种污染粒子都是带正离子,这些正离子间因互斥而悬浮於空气中,此时,人体生理上受到影响而感觉不适,但在雷雨后因雷电作用而释放出大量的负离子,这些负离子中和了空气中的正离子,并产生沉淀效应,此时,空气中留下的就只有水晶般清澈甘醇的新鲜空气.
长久以来,我们室内的墙壁.地板.天花板等建材都不断研生出正离子,而空气中的污染粒子,如烟尘.细菌.霉菌.病毒等也都带正离子,这些污染粒子在互斥作用下,不停在空中飞舞也不断被我们吸入体内.对於居住在城市中及患有过敏性疾病的人们而言,如何克服空气污染的问题日益重要,而一台设计完美且具有负离子功能的空气清静机,可以让我们得以在密闭又通风不良的家中或办公室内,也可以享受到清新的空气,大幅提高我们的生活品质而不会有任何负面影响.




1)何谓臭氧？

答：臭氧又名超氧或强氧，分子符号O3，英文名称OZONE；其浓度高时呈淡蓝色，最早为西元1785年，德人Van Marum於雷雨后，发现空气特别清新，因其具有独特草鲜味，而知其存在。至西元1840年，德人SchorBein 以「OZONE」命名之。「OZONE」具有新鲜空气的意思。

2)臭氧之特性？
答：臭氧之性质比氧(O2)活泼，比重为氧气的1.7倍，氧化能力仅次於氟，杀菌力为氯的3000倍。臭氧能於时间内将空气及水中的浮游细菌消灭，并能中和、分解各种有毒物质，去除一切恶臭，并能漂白澄清水中污染杂质。

3)臭氧之原理？
答：
(1) 臭氧是由三个原子氧(O)结合而成的一个分子(O3)。
(2) 当臭氧产生时，臭氧分子结构中的第三个原子氧会不断的从此结构中游离或逸出，当逸出时，会於瞬间产生极大的杀菌、解毒、漂白、脱臭等氧化作用。臭氧如果未与其他物质产生氧化反应，即会自行分解为纯氧(O2)。

4)大自然如何产生臭氧？
答：暴风雨中闪电、打电会产生大量的臭氧，臭氧可以净化空气，是故雷雨后，空气特别清新。太阳光中的紫外线会放射高能，令大气层形成光化学反应而产生臭氧，地球上百分之九十以上的臭氧集中於臭氧层，臭氧层可以吸收有害的辐射线，以屏蔽地面上的生物。

5)人工如何产生臭氧？
答：
(1) 人工产生的方法，可分化学法、电解法、紫外线照射法与无声放电法。其中以无声放电法使用最广，效率最高。
(2) 所谓无声放电法，在两电极间，放入一介电体，并送入交流高压电，在其间隙会有紫色光辉产生，而有臭氧之生成。

6)臭氧有何用途？
答：臭氧因卓越的杀菌、解毒、漂白、脱臭能力，因而用途极广：
(1)食品工业生产制程之改善。
(2) 大楼空调、废水排放处理。
(3) 自来水生饮设备之消毒、杀菌。
(4) 水产养殖渔业之应用。
(5) 日常饮用水之杀菌消毒。
(6) 大型环保工程，工业化学废水、废气之处理。
(7) 实验室、无菌室之使用。
(8) 办公室、卧室、客厅之空气净化。
(9) 皮肤漂白杀菌。
(10) 蔬果农药残毒之去除、改善。
(11) 鱼类、肉类除臭、杀菌、分解抗生素。
(12) 游泳池杀菌、消毒。

臭氧层的形成
在数亿年以前，地球上的大气中没有臭氧层，地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射，地面上没有生物存在，仅有少数生物生存在水中，因为水能吸收紫外线，水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳，释放出氧气，扩散到空气中，而其中一部分的氧气在大气层的上层，受到紫外线的作用，依下面所示的反应式，氧气变成了臭氧而产生了臭氧层。臭氧层对地球上的生命相当重要，因它能滤除紫外线，地球上生物才能登上陆地，展开另一种灿烂多姿的地表生活
O2 + hν→ 2O
O2 + O → O3
臭氧的介绍
臭氧(O3)是一种具有刺激性气味，略带有淡蓝色的气体，在大气层中，氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子(O)，而氧原子与另一氧分子结合，即生成臭氧。臭氧又会与氧原子、氯或其他游离性物质反应而分解消失，由于这种反覆不断的生成和消失，乃能使臭氧含量维持在一定的均衡状态，而大气中约有90%的臭氧存在于离地面 15到50公里之间的区域，也就是平流层(Stratosphere)，在平流层的较低层，即离地面20到30公里处，为臭氧浓度最高之区域，是为臭氧层(Ozone Layer)，臭氧层具有吸收太阳光中大部分的紫外线，以屏蔽地球表面生物，不受紫外线侵害之功能。
臭氧层为何日渐稀薄?
早在1974年，两位美国科学家提出理论说明，此系列的化学合成物质叫做氟氯碳化合物，简称氯氟碳化物，由于其化学性质相当稳定，所以其分子要上升到平流层才会分解，此时CFCs中所含氯会被释出，而破坏臭氧。氯氟碳化物自l970年开始大量生产及使用，1986年全球氯氟碳化物消费量达113万公吨。其中约有70%的量，会排放至大 气中，氯氟碳化物化性安定，生命期长达数十年至百年之久，因此会在大会中不断累积，最后上升至平流层。在这里受到紫外线照射而 分解产生氯原子与臭氧反应，使臭氧分解消失。一个氯原子在失去活性以前，足以破坏一万个臭氧分子，其过程如上图所示，因此对臭氧层造成莫大的威胁。
根据调查显示，自 1978年开始的十年内，全球各纬度平流层的臭氧含量降低约 1.2%至10%不等，南极上空则是臭氧被破坏最严重的地区，甚至在春季期间更会出现所谓的「臭氧洞」。
目前全球臭氧层削减率正以每年2%至3%的速度在进行，如果任其发展，在二十一世纪末，平流层臭氧含量将降至目前的一半以上，届时，人类将会面临一场空前的浩劫 !
CFCs与臭氧
致使平流层臭氧量减少的罪魁祸首有好几个，其中最主要的为氟氯碳化合物(CFCs)，CFCs的化学性质十分稳定，在低空的对流层中不易分解，俟上升至平流层，于冬季时吸附在固态小冰晶上，初春时，因紫外线照射使小冰晶溶解，促使CFCs释出氯(强还原剂)，与平流层中臭氧(强氧化剂)作用，臭氧还原成氧原子，减少了臭氧量。依据研究显示CFCs中的一个氯原子经连锁反应后，可以破坏约十万个臭氧分子，其反应机构如下图。

由氟氯化碳化合物中的氯原子引发的连锁反应，可以破坏大气层中十万个臭氧分子

CFCs性质与用途
CFCs是以氟或氯取代烷类(如甲烷、乙烷)中的氢原子，形成含氟、氯、碳的化合物．1931年美国杜邦公司首先发展出来，其化学性质非常安定不易分解，分子结构简单容易制造，因此几乎完全取代具有恶臭及毒性的氨气在冷冻空调的使用，也因为其耐热性和耐火性佳，且容易气化等特性，因此大量使用于喷雾推进剂和发泡剂。在1950年以后使用量呈现急剧增加，下表为各种常见的CFCs名称分子结构及用途，其用途比例依各国国情而异，我国用于冷媒部分占有70%以上。

常用的CFCs及海龙分子结构及用途

货品名称 用 途
CFCl3 一氟三氯甲烷(CFC-11) 喷雾推进剂、冷媒、发泡剂和清洗溶剂
CF2Cl3 二氟二氯甲烷(CFC-12) 喷雾推进剂、冷媒、发泡剂和清洗溶剂
C2Cl3F3 三氟三氯乙烷(CFC-113) 清洗溶剂
CCl4 四氯化碳(carbon tetrachloride) 制造CFC或烘熏谷类
CBrF3 三氟一溴甲烷(halon-1301) 灭火剂
CF2ClBr 二氟一氯一溴甲烷(halon-1211) 灭火剂

CFCs的代替品
冷媒、喷雾推进剂、发泡剂为现代生活的必需品，仍需持续的使用，因此，找寻CFCs的替代品是当务之急。目前已有使用丁烷、液化石油气和异丙醇等取代CFCs作为喷雾推进剂，也发展出HCFC123(CHCl2CF3)和HCFC134a(CH2FCH3)等对臭氧层破坏轻微的化合物，取代CFC11和CFC12作为冷媒和发泡剂等用途。电子产品的清洗溶剂，也改用各种水溶液代替；目前被大量使用于取代CFCs及海龙的替代品HFCs(氢氟碳化物)等物质，曾被指出对地球温暖化有推波助澜的作用，会造成光化学烟雾，使对流层臭氧量增加，有关HFCs的使用仍待审慎观测及评估。
PS:海龙(Halon)也是全卤化碳氢化合物，因具有特别的防火效果，常作为许多灭火器
臭氧层耗尽对人类及环境的影响
由于臭氧能吸收波长230至350 ? (埃)的紫外线，失去臭氧层的保护，将使地球生物圈暴露于更多的辐射线下，这可能会造成：
1. 人类皮肤癌、白内障等疾病罹患率增加
2. 动物免疫系统受抑制
3. 植物生长迟滞、农作物减产
4. 破壤自然生态的平衡
5. 改变气候、造成温室效应，间接造成海平面上升

结语
地球经过数亿年的演化，才能够在大气中形成臭氧层，革除阳光中的紫外线，使陆地上得以有生物存在；然而，在1950年代以后，人们大量的使用化学性质安定，价格便宜的CFCs，使得生活更方便，但在短短不到五十年的时间，已将臭氧层严重破坏，人类也因此必需付出极高的代价。虽然，经过国际间共同努力，禁止使用CFCs，似乎缓和了臭氧洞的危害；但是，我们应牢记此次的教训，认清地球的涵育和容忍能力并不是无限的，稍不慎的生产与制造，都可能导致地球上的生命面临危机。

地球早期因为环境比较剧烈，也就是温度很高，这个时候可以使氧气电离成氧原子，在这个环境下氧原子可以与氧分子结合形成臭氧。大致就是这样。

打雷的形成的，主要是地球早期形成的。

通过放电形成

氧气通电形成

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龙江县17733961178： 地球上的臭氧层是怎样形成的? - ？
荤滢星瑞： 臭氧层的形成 在数亿年以前,地球上的大气中没有臭氧层,地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射,地面上没有生物存在,仅有少数生物生存在水中,因为水能吸收紫外线,水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳,释放出氧气,扩散到空气中,而其中一部分的氧气在大气层的上层,受到紫外线的作用,依下面所示的反应式,氧气变成了臭氧而产生了臭氧层. 臭氧层对地球上的生命相当重要,因它能滤除紫外线,地球上生物才能登上陆地,展开另一种灿烂多姿的地表生活O2 + hν→ 2OO2 + O → O3

龙江县17733961178： 臭氧层是怎样造成的? - ？
荤滢星瑞： 臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的.大家知道,太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态.氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应.如...

龙江县17733961178： 天上的臭氧层是怎么形成的? - ？
荤滢星瑞： 臭氧层主要是紫外线制造出来的.太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态.氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应.如与氢(H2)反...

龙江县17733961178： 臭氧层是怎样形成的? - ？
荤滢星瑞：[答案] 人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应,导致臭氧耗损,使臭氧浓度减少的现象被称作臭氧层破坏或臭氧层损耗. 臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的,其形成机理是: 高层大气中的氧气受阳光紫外...

龙江县17733961178： 臭氧层是怎么形成的 - ？
荤滢星瑞： 在数亿年以前,地球上的大气中没有臭氧层,地球的表面受到来自太阳的紫外线强烈照射,地面上没有生物存在,仅有少数生物生存在水中,因为水能吸收紫外线,水中绿色植物不断地吸收大气中的二氧化碳,释放出氧气,扩散到空气中,而其中一部分的氧气在大气层的上层,受到紫外线的作用,依下面所示的反应式,氧气变成了臭氧而产生了臭氧层. O2 + hν→ 2O O2 + O → O3 即高层大气中的氧气受阳光紫外辐射变成游离的氧原子,有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧,大气中 90%的臭氧是以这种方式形成的.臭氧层对地球上的生命相当重要,因它能滤除紫外线,地球上生物才能登上陆地,展开另一种灿烂多姿的地表生活 R9

龙江县17733961178： 大气中的臭氧层是如何形成的 - ？
荤滢星瑞：[答案] 臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的,其形成机理是:高层大气中的氧气受阳光紫外辐射变成游离的氧原子,有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧,大气中 90%的臭氧是以这种方式形成的臭氧分子是不稳...

龙江县17733961178： 臭氧层的形成 - ？
荤滢星瑞：[答案] 臭氧在1849年首次被人类发现,臭氧层问题是美国化学家罗兰和穆连于1974年首先提出来的.他们认为,在对流层大气中极稳定的化学物质氯氟烃(CFC)被输送到平流层后,在那里分解产生的原子氯(CI)就将有可能破坏臭氧层.20...

龙江县17733961178： 臭氧层是什么形成的? - ？
荤滢星瑞： 在距离地球表面15-25公里的高空,因受太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞.这就是大多数人对臭氧的全部认识.人类真正认识臭氧还是在150多年以前,由德国化学家先贝因(...

龙江县17733961178： 地球的臭氧层怎么形成的? - ？
荤滢星瑞： 表面15-25公里的高空,因受太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞.这就是大多数人对臭氧的全部认识.人类真正认识臭氧还是在150多年以前,由德国化学家先贝因(Schanbein)...

龙江县17733961178： 臭氧层是怎么形成的?它有什么作用哪? - ？
荤滢星瑞：[答案] 自然界中的臭氧,大多分布在距地面20Km--50Km的大气中,我们称之为臭氧层.臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的.太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会...