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文章作者:快活相伴 | 2015-12-31
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 臭氧层破坏的缘由,急速惹起了迷信界及全部国际社会的高度看重。迷信家须要对这一成绩的很多景象和特点停止摸索,如臭氧洞为甚么产生在南极地区?为甚么臭氧消耗的范围如此之大年夜?为甚么每年的南极臭氧洞产生在春季?关于这些触及臭氧消耗的地区性、季候性及其范围的定性和定量研究,是自南极臭氧洞被发明以后的迷信热点。最后对南极臭氧洞的出现有过三种不合的解释,一种认为,南极臭氧洞的产生是由于对流层的低臭氧浓度的空气传输达到平流层,稀释了平流层臭氧的浓度;第二种解释认为,南极臭氧洞是由于宇宙射线的感化在空中生成氮氧化物的成果;另外,美国迷信家莫里纳(molina) 和罗兰德(rowland) 提出,人工分解的一些含氯和含溴的物质是形成南极臭氧洞的首恶,最典范的是氟氯碳化合物(cfcs,俗称氟里昂)和含溴化合物哈龙(halons)。愈来愈多的迷信证据否定了前两种不雅点,而证明氯和溴在平流层经过过程催化化学过程破坏臭氧是形成南极臭氧洞的根来源基本因。

臭氧层破坏的缘由

      臭氧层破坏的缘由,氟里昂和哈龙是如何进入平流层,又是若何惹起臭氧破坏的呢?就重量而言,工资释放的cfcs 和halons的分子都比空气分子重,但这些化合物在对流层是化学惰性的,即使最活泼的大年夜气组分—自在基对cfcs 和halons的氧化感化也微不足道,完全可以忽视。是以它们在对流层非常稳定,不克不及经过过程普通的大年夜气化学反响去除。经过一两年的时间,这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀,然后重要在热带地区上空被大年夜气环流带入到平流层,风又将它们从低纬度地区向高纬度地区保送,在平流层内混淆均匀。

      臭氧层破坏的缘由,在平流层内,激烈的紫外线照射使cfcs 和halons分子产生解离,释放出高活性的原子态的氯和溴,氯和溴原子也是自在基。氯原子自在基和溴原子自在基就是破坏臭氧层的重要物质,它们对臭氧的破坏是以催化的方法停止的:溴原子自在基也是以异样的过程破坏臭氧,是以,也是催化剂。据预算,一个氯原子自在基可以破坏104—105个臭氧分子,而由halon释放的溴原子自在基对臭氧的破坏才能是氯原子的30—60倍。并且,氯原子自在基和溴原子自在基之间还存在协同感化,即二者同时存在时,破坏臭氧的才能要大年夜于二者简单的加和。然则,上述的均相化学反响其实不克不及解释南极臭氧洞构成的全部过程。

      臭氧层破坏的缘由,深刻的迷信研究发明,臭氧洞的构成是有空气动力学过程参与的非均相催化反响过程。所谓非均相,是指大年夜气中除气态组特别,还有固相和液相的组分。人们对大年夜气中存在云、雾和降雨等早已习以为常,但这类景象普通产生在对流层。平流层枯燥酷寒,空气淡薄,较少出现对流层这些气象景象。但在冬季,南极地区的温度极低,可以达到零下80 oc, 如许极真个高温形成两种异常重要的过程,一是极地的空气受冷下沉,构成一个激烈的西向环流,称为“极地涡旋”(polar vortex)。该涡旋的重要感化是使南极空气与大年夜气的其他部分隔离,从而使涡旋外部的大年夜气成为一个巨大年夜的反响器。别的,虽然南极空气非常枯燥,极低的温度使该地区仍有成云过程,云滴的重要成分是三水合硝酸(hno33h2o)和冰晶,称为极地平流层云(polar stratospheric clouds)。

      臭氧层破坏的缘由,实际上,当cfcs 和halons进入平流层后,平日是以化学惰性的形状(clono2和hcl)而存在,并没有原子态的活性氯和溴的释放。南极的迷信考察和实验室的研究都证明,化学惰性的clono2和hcl 在平流层云外面会产生以下化学反响生成的hno3 被保存在云滴相中。当云滴生长到必定的程度后将会沉降到对流层,与此同时也使hno3从平流层去除,其成果是形成cl2 和hocl 等组分的赓续积聚。

      臭氧层破坏的缘由,cl2 和hocl 是在紫外线照射下极易光解的分子,但在冬季南极的紫外光极少,cl2 和hocl的光解机会很小。当春季光降时,阳光前往南极地区,太阳辐射中的紫外射线使cl2 和hocl开端产生大年夜量的光解,产生前述的均相催化过程所需的大年夜量的原子氯,从而形成严重的臭氧消耗。氯原子的催化过程可以解释所不雅测到的南极臭氧破坏的约70%,别的,氯原子和溴原子的协同机制可以说来岁夜约20%。

 


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