臭氧層空洞化學(xué)知識
臭氧層空洞是大氣平流層中臭氧濃度最小處，是臭氧層缺失處。以下是小編整理的關(guān)于臭氧層空洞文章，希望大家喜歡。
當(dāng)人們正為氟利昂帶來的便捷而充滿自豪時，科學(xué)家利用衛(wèi)星在南極發(fā)現(xiàn)了噩耗—南極已經(jīng)出現(xiàn)了臭氧層空洞，在南極的正下方出現(xiàn)了漏洞，紫外線可以直接射入，而且每年還在飛速的增長著。臭氧層空洞是怎么形成的呢?
太陽是一個巨大的熱體，表面溫度高達(dá)6000℃，是地球取之不盡的能量來源.我們都知道，人類肉眼可以看到的“赤橙黃綠青藍(lán)紫”的七彩光是可見光范圍的太陽輻射，實際上到達(dá)地面的太陽光還有紅外線和紫外線等。
太陽輻射的紫外光中有一部分能量極高，如果到達(dá)地球表面，就可能破壞生物分子的蛋白質(zhì)和基因物質(zhì)，即我們所熟知的DNA，造成細(xì)胞破壞和死亡。然而，自然的力量改變了這一過程。
地球的大氣層就像一個過濾器，一把保護(hù)傘，將太陽輻射中的有害部分阻擋在大氣層之外。使地球成為人類可愛的家園.而完成這一工作的，就是今天已經(jīng)婦孺皆知的“臭氧層"。
臭氧與我們熟知的氧氣是“親兄弟”，只是臭氧由三個氧原子構(gòu)成，而氧氣由兩個氧原子構(gòu)成.由于臭氧和氧氣之間的平衡，大氣中形成了一個較為穩(wěn)定的臭氧層，這個臭氧層的高度大約在距離地面表面15~25千米處。
生成的臭氧對太陽的紫外輻射有很強(qiáng)的吸收作用，有效地阻擋了對地表生物有傷害的紫外線。因此，實際上可以說，臭氧層形成之后,才有了生命在地球上的生存、延續(xù)和發(fā)展，臭氧層是地表生物系統(tǒng)的“保護(hù)傘”。
臭氧層在大氣中是極其脆弱的一層氣體，如果在零度的溫度下，沿著垂直的方向?qū)⒋髿庵械某粞跞繅嚎s到一個大氣壓，那么臭氧層的總厚度只有3毫米左右。
科學(xué)家在南極地區(qū)最早發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的臭氧層破壞。南極是一個非常寒冷的地區(qū),終年被冰雪覆蓋，四周環(huán)繞著海洋.在過去10～15年間，每到春天南極上空平流層的.臭氧都會發(fā)生急劇的大規(guī)模耗損。
極地上空臭氧層的中心地帶，近95%的臭氧被破壞。從地面向上觀測,高空的臭氧層已極其稀薄，與周圍相比像是形成了一個“洞”，直徑上千千米，“臭氧洞”就是因此而得名的。臭氧洞可以用一個三維的結(jié)構(gòu)來描述。
即臭氧洞的面積、深度及延續(xù)時間.1987年10月，南極上空的臭氧濃度下降到了1957～1978年間的一半，臭氧洞面積則擴(kuò)大到足以覆蓋整個歐洲大陸。從那以后，臭氧濃度下降的速度還在加快，有時甚至減少到只剩30%，臭氧洞的面積也在不斷擴(kuò)大。1994年10月觀測到臭氧洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。
近年臭氧洞的深度和面積等仍在繼續(xù)擴(kuò)展，1995年觀測到的臭氧洞的天數(shù)是77天,到1996年幾乎南極平流層的臭氧全部被破壞,臭氧洞發(fā)生天數(shù)增加到80天.1997年至今,科學(xué)家進(jìn)一步觀測到臭氧洞發(fā)生的時間也在提前。
1998年臭氧洞的持續(xù)時間超過100天,是南極臭氧洞發(fā)現(xiàn)以來的最長記錄,而且臭氧洞的面積比1997年增大約15%,幾乎可以相當(dāng)三個澳大利亞的面積.這一跡象表明,南極臭氧洞的損耗狀況正在惡化之中。
臭氧洞一經(jīng)發(fā)現(xiàn),立即引起科學(xué)界及整個國際社會的震動.最初對南極臭氧洞的出現(xiàn)有三種不同的解釋.一種認(rèn)為是底層含臭氧少的空氣被風(fēng)吹到平流層的天然結(jié)果;第二種解釋認(rèn)為,南極臭氧洞是由宇宙射線在高空生成氮氧化物的自然過程。
美國的兩位科學(xué)家Monila和Rowland指出,正是人為的活動造成了今天的臭氧洞.元兇就是我們現(xiàn)在所熟知的氟利昂和哈龍.越來越多的科學(xué)證據(jù)否定了前兩種假說,而證實氟利昂和哈龍產(chǎn)生的氯和溴在平流層通過化學(xué)過程破壞臭氧是造成南極空洞的主要原因。
那么氟利昂和哈龍是怎樣進(jìn)入平流層,又是如何引起臭氧層破壞的呢?我們知道就重量而言人為釋放的氟利昂和哈龍的分子雖然都比空氣重,但它們在低層幾乎不與任何分子發(fā)生反應(yīng)。
因此不能通過一般的大氣化學(xué)過程去除.經(jīng)過一兩年的時間,這些物質(zhì)于全球范圍內(nèi)在對流層分布均勻,然后主要在熱帶地區(qū)上空被大氣環(huán)流帶入平流層,風(fēng)又將它從高緯度地區(qū)向低緯度地區(qū)輸送。
在平流層內(nèi)混合均勻.在平流層內(nèi)，強(qiáng)烈的紫外線照射使氟利昂和哈龍發(fā)生分子解離，釋放出原子狀態(tài)的高活性的氯和溴，生成破壞臭氧層的主要物質(zhì)，它們對臭氧層的破壞是以催化劑的方式進(jìn)行的。
據(jù)估算，一個氯原子可以破壞104——105個臭氧分子。而由哈龍釋放的溴原子對它的破壞能力是氯原子的30～60倍，而且，氯原子和溴原子還存在協(xié)同作用即二者同時存在時，破壞臭氧的能力要大于二者的簡單加和。
南極臭氧空洞的形成是包含大氣化學(xué)、氣象學(xué)的三維復(fù)雜過程，但根源是地球表面人為活動產(chǎn)生的氟利昂和哈龍，氟利昂和哈龍在大氣中的壽命很長，一旦進(jìn)入大氣就較難去除。
這意味著它們對臭氧層的破壞會持續(xù)一個漫長的過程。氟利昂是美國杜邦公司30年代研發(fā)的一個引為驕傲的產(chǎn)品被廣泛用于制冷劑、溶劑.塑料發(fā)泡劑、氣溶膠噴霧劑及電子清洗劑等,哈龍在消防等行業(yè)發(fā)揮著重要作用。
當(dāng)科學(xué)家研究令人信服地揭示出人類活動已經(jīng)造成臭氧層嚴(yán)重?fù)p耗的時候,“補天”行動非常迅速.實際上.現(xiàn)代社會很少有一個科學(xué)問題像“大氣臭氧層”這樣由激烈的反對、不理解,迅速發(fā)展到全人類采取一致行動來加以保護(hù)。
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