不同物質因大氣壽命、分子量和含氯(溴)原子個數不同,其進入大氣平流層的能力就不同,這就造成物質之間對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(ozone depletion potential,odp)的概念和計算方法來比較不同物質對平流層臭氧(o3)消耗的相對效率。定義為:
odp值的意義有兩個方面,其一是該物質相對cfc-11的消耗o3的能力,其二是,各物質之間消耗o3的能力的相對大小。《蒙特利爾議定書》中限制使用的鹵代烴,就是建立在這些物質的odp值的基礎上。
odp值的計算是通過建立臭氧消耗模式,用計算機模擬完成的。用于計算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。在最初的文獻中,odp通過如下方法求出:模擬計算不含消耗臭氧層物質體系的臭氧總量隨時間的變化曲線(簡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,令其在大氣中總量的初值為零,然后按一定的量遲續地向大氣排放,同時記錄比較消耗臭氧層物質在大氣中總量的變化,其總量在大氣中達到穩態即不再隨時間變化時停止模擬。將此時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后的臭氧大氣總量,都在各自模擬中取相同時刻的值,這個時間就是該物質在大氣中達到穩定時的時間。
用相同的方法計算出cfc-11的△o3,1%,對某物質來講,其odp值表示為:
由于不同的排放量使得物質達穩定時在大氣中總量不同,△o3%也就不同。為了能比較各物質間消耗臭氧能力的相對大小,規定各種物質都是以相同的排放量進入大氣,當時選擇的量是10億kg/年。所得到的odp值就是單位kg(或單位質量)物質相對于cfc-11耗臭氧能力的相對量度(用odp(w)表示單位質量排放的odp值),為了深入考察問題,把odp(w)轉化為單位分子及單位cl原子的odp(m)及odp(cl),它們之間的關系是:
式中ma和m11表示a及cfc-11的分子量,acl表示a物質分子中含cl原子數目。現在通用的是odp(w),以和工業上使用的一致。
wuebbles等人的這項工作,通過各種odp值揭示了cfcs與hcfcs對臭氧破壞能力的巨大差別,從而使世人可以通過簡單的數據對比認識到哈龍和cfcs的嚴重危害,也建立了一種判斷不同ods消耗臭氧相對能力的簡單而準確的方法。
主要消耗臭氧層物質的odp值和gwp值
來源:“含氟氣體與環境問題”公眾號
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