臭氧空洞( 二 )


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臭氧空洞这几年来 , 它们在大气里的含量也的确降低了一点 。这张照片是用特殊方法拍摄的 , 因为我们用肉眼是看不到哪里的臭氧被破坏了 。在这张照片里 , 蓝色的深浅代表臭氧的含量 , 颜色愈深 , 臭氧的含量愈少 。从照片中我们清楚地看到臭氧最少的地方在南极上空 , 这就是我们平常说的南极臭氧空洞 。科学家们一直关注着南极上空的这个空洞 , 因为它在不停地变化着 。这张图片中的空洞还算不大 。除了南北两极之外 , 在青藏高原上空也发现了臭氧分布稀薄区 。人类对臭氧层的保护已显得更为紧迫 。臭氧是引起气候变化的主要因子 , 同时又是重要的氧化剂 , 在大气光化学过程中起着重要作用 。臭氧吸收了6太阳光中的大部分的紫外线并将其转换为热能从而加热大气 , 也能吸收9-10微米的热红外线 , 使大气层加热 。正是由于臭氧的这一特性 , 使得地球上空15~50公里的大气层中存在着升温层(逆温层) , 因此 , 臭氧对平流层的温度结构和大气运动起决定性的作用 , 而大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响 , 臭氧浓度的变化不仅影响到平流层大气的温度和运动 , 也影响了全球的热平衡和全球的气候变化 。除此之外 , 在对流层中 , 臭氧因对红外线的吸收作用而被称为温室气体之一 。形成原因经过跟蹤、监测 , 科学家们找到了臭氧层损耗即臭氧空洞的形成原因 。一种大量用作製冷剂、喷雾剂、发泡剂等化工製剂的氟氯烃是导致臭氧减少的“罪魁祸首” 。另外 , 寒冷也是臭氧层变薄的关键 , 这就是为什幺首先在地球南北极最冷地区出现臭氧空洞的原因了 。

臭氧空洞

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臭氧空洞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 , 就会导致臭氧耗损 , 使臭氧浓度减少 。人为消耗臭氧层的物质主要是:广泛用于冰柜和空调製冷、泡沫塑胶发泡、电子器件清洗的氯氟烷烃(CFxCl4-x , 又称Freon) , 以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃(CFXBr4-x , 又称Halons哈龙)等化学物质 。对南极臭氧洞形成原因的解释有三种 , 即大气化学过程解释 , 太阳活动影响和大气动力学解释 。大气化学大气化学过程解释 , 认为臭氧层中可以产生某种大气化学反应 , 将3个氧原子含量的臭氧(O3)分解为分子氧(O2)和原子氧(O) , 从而破坏了臭氧层;化学机理南极臭氧洞的成因 , 推测有四种:
臭氧空洞

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臭氧空洞1.人为影响 , 人类活动产生的含氯化合物进入大气层2.与太阳活动周期有关的自然现象3.区域性天气动力学过程4.火山活动化学过程消耗臭氧层的物质 , 在大气的对流层中是非常稳定的 , 可以停留很长时间 , 如CF2C12在对流层中寿命长达120年左右 。因此 , 这类物质可以扩散到大气的各个部位 , 但是到了平流层后 , 就会在太阳的紫外辐射下发生光化反应 , 释放出活性很强的游离氯原子或溴原子 , 参与导致臭氧损耗的一系列化学反应:
臭氧空洞

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臭氧空洞CFxCl4-x+hv→·CFxCl3-x+·Cl·Cl+O3→·ClO+O2·ClO+O→O2+·Cl这样的反应循环不断 , 每个游离氯原子或溴原子可以破坏约10万个O3分子 , 这就是氯氟烷烃或溴氟烷烃破坏臭氧层的原因 。国际组织《关于耗损臭氧层物质的蒙特娄议定书》规定了15种氯氟烷烃、 3种哈龙、40种含氢氯氟烷烃、34种含氢溴氟烷烃、四氯化碳(CCl4)、甲基氯仿(CH3CCl3)和甲基溴(CH3Br)为控制使用的消耗臭氧层物质 , 也称受控物质 。其中含氢氯氟烷烃(如,HCFCl2)类物质是氯氟烷烃的一种过渡性替代品 , 因其含有H , 使得它在底层大气易于分解 , 对O3层的破坏能力低于氯氟烷烃 , 但长期和大量使用对O3层危害也很大 。在工程和生产中作为溶剂的四氯化碳(CCl4)和甲基氯仿(CH3CCl3) , 同样具有很大的破坏臭氧层的潜值 , 所以也被列为受控物质 。溴氟烷烃主要是哈龙:哈龙1211(CF2BrCl)、哈龙1310(CF3Br)、哈龙2420(C2F4Br2) , 这些物质一般用作特殊场合的灭火剂 。此类物质对臭氧层最具破坏性 , 比氯氟烷烃高3~10倍 , 1994年已开发国家已经停止这3种哈龙的生产 。