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臭氧层破坏的原因
 更新时间:2022-12-02 03:17:00

自从发现南极上空出现臭氧空洞以后,科学家们经过近十年的研究,最后得出一致的结论:臭氧层的破坏和臭氧空洞的出现,是人类自身行为造成的,也就是人们在生产和生活中大量地生产和使用“消耗臭氧层物质(ODS)”以及向空气中排放大量的废气造成的。

ODS主要包括下列物质:CFCs(氯氟烃)、哈龙(Halon,全溴氟烃)、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等。

ODS的用途:用作制冷剂、喷雾剂、发泡剂、清洗剂等。

废气:主要是汽车尾气、超音速飞机排出的废气、工业废气等。

在上述所有物质中,破坏力最强的(或者称之为“罪魁祸首”)是CFCs和哈龙。而在我们生活中用的最多的就是我们大家所熟悉的CFCs。

CFCs是氟里昂的一部分。是上世纪30年代由美国杜邦公司开发和生产的一种氯氟烃类的制冷剂,并且冠以商标名称为“氟里昂”。而现今,人们习惯于把制冷剂统称为“氟里昂”。

有资料显示:从20世纪的30年代初到90年代的五六十年中,人类总共生产了1500万吨氯氟烃。

人类开发了氯氟烃,使自己的生活提高了档次,却带来了一个巨大的环境问题--臭氧层的破坏。

臭氧层破坏机理

(1)、废气破坏臭氧层

废气中含有大量的氮氧化物(如N0和N02等),这些氮氧化物可以破坏掉大量的臭氧分子,从而造成臭氧层的破坏。

(2)、CFCs和哈龙对臭氧层的破坏

美国科学家莫里纳(Molina)和罗兰德(Rowland)提出:人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成臭氧层被破坏的元凶,最典型的是氯氟烃类化合物(CFCs)和含溴化合物哈龙(Halons)。

CFCs和哈龙在生产和使用过程中总是要泄漏的,泄漏后首先进入大气的对流层中。而这些物质在对流层中是化学惰性的,即它们在对流层中十分稳定,可以存在几十年甚至上百年不发生变化。但这些物质不可能总是存在于对流层中,通过极地的大气环流以及赤道地带的热气流上升,最终使这些物质进入平流层。然后又在风的作用下,把它们从低纬度地区向高纬度地区输送,在平流层内混合均匀。在平流层内,强烈的太阳紫外线照射使CFCs和Halons分子发生解离,释放出高活性的氯和溴的自由基。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,它们对臭氧破坏的化学机理如下:

R-Cl→R·+ Cl·

Cl·+O3→Cl0·+ O2

C10·+O3→Cl·+ 2O2

溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧。据估算,一个氯原子自由基在失活以前可以破坏掉104—105个臭氧分子,而由Halon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。

当然,臭氧空洞的形成除了以上的化学过程外,还有空气动力学过程和极地特殊的温度变化过程所参与的非均相的催化反应过程,这就是为什么臭氧空洞出现在两极以及多发生在春季。

臭氧层破坏的长期性

令科学家和社会各界忧虑的是,CFCs和Halons具有很长的大气寿命,一旦进入大气就很难去除,这就意味着即使人类停止生产和使用这些物质,它们对臭氧层的破坏还会持续一个漫长的过程。但是通过全人类的努力,臭氧层的破坏程度会越来越小,最后使之恢复到其原始状态。

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