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不同物質(zhì)因大氣壽命、分子量和含氯(溴)原子個(gè)數(shù)不同,其進(jìn)入大氣平流層的能力就不同,這就造成物質(zhì)之間對(duì)平流層臭氧耗損效果的差別。
CFC-12耗損平流層臭氧示意圖
Wuebbles等人在1983年提出消耗臭氧潛勢(shì)(Ozone Depletion Potential,ODP)的概念和計(jì)算方法來比較不同物質(zhì)對(duì)平流層臭氧(O3)消耗的相對(duì)效率。定義為:
ODP值的意義有兩個(gè)方面,其一是該物質(zhì)相對(duì)CFC-11的消耗O3的能力,其二是,各物質(zhì)之間消耗O3的能力的相對(duì)大小?!睹商乩麪栕h定書》中限制使用的鹵代烴,就是建立在這些物質(zhì)的ODP值的基礎(chǔ)上。
ODP值的計(jì)算是通過建立臭氧消耗模式,用計(jì)算機(jī)模擬完成的。用于計(jì)算ODP值的主要的有代表性的模式有LINL、AER、Oslo的一維和二維模式。在最初的文獻(xiàn)中,ODP通過如下方法求出:模擬計(jì)算不含消耗臭氧層物質(zhì)體系的臭氧總量隨時(shí)間的變化曲線(簡(jiǎn)稱該體系為參比體系),然后,在上述體系中加入所研究的消耗臭氧層物質(zhì),令其在大氣中總量的初值為零,然后按一定的量遲續(xù)地向大氣排放,同時(shí)記錄比較消耗臭氧層物質(zhì)在大氣中總量的變化,其總量在大氣中達(dá)到穩(wěn)態(tài)即不再隨時(shí)間變化時(shí)停止模擬。將此時(shí)大氣中的臭氧總量與參比體系的總量相比,可得出△O3%。
式中O3,0為參比體系之臭氧總量,O3,1為加入某種消耗臭氧層物質(zhì)后的臭氧大氣總量,都在各自模擬中取相同時(shí)刻的值,這個(gè)時(shí)間就是該物質(zhì)在大氣中達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的時(shí)間。
用相同的方法計(jì)算出CFC-11的△O3,1%,對(duì)某物質(zhì)來講,其ODP值表示為:
由于不同的排放量使得物質(zhì)達(dá)穩(wěn)定時(shí)在大氣中總量不同,△O3%也就不同。為了能比較各物質(zhì)間消耗臭氧能力的相對(duì)大小,規(guī)定各種物質(zhì)都是以相同的排放量進(jìn)入大氣,當(dāng)時(shí)選擇的量是10億kg/年。所得到的ODP值就是單位kg(或單位質(zhì)量)物質(zhì)相對(duì)于CFC-11耗臭氧能力的相對(duì)量度(用ODP(W)表示單位質(zhì)量排放的ODP值),為了深入考察問題,把ODP(W)轉(zhuǎn)化為單位分子及單位Cl原子的ODP(M)及ODP(Cl),它們之間的關(guān)系是:
式中MA和M11表示A及CFC-11的分子量,ACl表示A物質(zhì)分子中含Cl原子數(shù)目?,F(xiàn)在通用的是ODP(W),以和工業(yè)上使用的一致。
Wuebbles等人的這項(xiàng)工作,通過各種ODP值揭示了CFCs與HCFCs對(duì)臭氧破壞能力的巨大差別,從而使世人可以通過簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)對(duì)比認(rèn)識(shí)到哈龍和CFCs的嚴(yán)重危害,也建立了一種判斷不同ODS消耗臭氧相對(duì)能力的簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的方法。
主要消耗臭氧層物質(zhì)的ODP值和GWP值
來源:“含氟氣體與環(huán)境問題”公眾號(hào)