日常生活中导致臭氧层破坏的因素有哪些?

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自从南极上空臭氧洞被发现以来,经过近十年的研究,科学家们终于得出了一致的结论:臭氧层的破坏和臭氧洞的出现是由人类行为造成的,即人们在生产和生活中大量生产和使用“消耗臭氧层物质(ODS)”,并向空气中排放大量废气。

ODS主要包括以下物质:氟氯化碳、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿、甲基溴等。

ODS的用途:用作制冷剂、喷雾剂、发泡剂、清洗剂等。

废气:主要是汽车废气、超音速飞机废气、工业废气等。

在上述所有物质中,含氯氟烃和哈龙是最具破坏性的(或称“罪魁祸首”)。含氯氟烃,我们都很熟悉,在我们的生活中使用最多。

含氯氟烃是氟利昂的一部分。它是美国杜邦公司在20世纪30年代开发生产的氯氟烃制冷剂,品牌为“氟利昂”。现在人们习惯把制冷剂称为“氟利昂”。

有资料显示,从20世纪30年代初到50、60年代,人类共生产了15万吨含氯氟烃。

人类开发了含氯氟烃,改善了生活,却带来了巨大的环境问题——臭氧层的破坏。

臭氧层破坏的机制

(1),废气破坏臭氧层。

废气中含有大量的氮氧化物(如N0、NO2),能破坏大量的臭氧分子,从而造成臭氧层的破坏。

(2)氯氟化碳和哈龙对臭氧层的破坏

美国科学家Maurines和Rowland提出,一些人工合成的含氯和含溴物质是臭氧层破坏的元凶,最典型的是含氯氟烃(CFCs)和含溴化合物哈龙。

含氯氟烃和哈龙在生产和使用过程中总会发生泄漏,泄漏后首先进入大气的对流层。这些物质在对流层中是化学惰性的,也就是说它们在对流层中非常稳定,可以存在几十年甚至上百年。但这些物质不可能一直存在于对流层,它们最终会通过极地的大气环流和赤道带的热气流进入平流层。然后在风的作用下,从低纬度输送到高纬度,在平流层中均匀混合。在平流层,强烈的太阳紫外线辐射分解氯氟化碳和哈龙分子,释放出高度活跃的氯和溴自由基。氯自由基和溴自由基是破坏臭氧层的主要物质,它们破坏臭氧的化学机理如下:

R-Cl→R + Cl

Cl +O3→Cl0 + O2

C10 +O3→Cl + 2O2

溴原子自由基也在同一过程中破坏臭氧。据估算,一个氯原子自由基在失活前可破坏104-105臭氧分子,哈龙释放的溴原子自由基的破坏能力是氯原子的30-60倍。而且氯原子团和溴原子团之间存在协同效应,即当它们同时存在时,破坏臭氧的能力大于它们的简单相加。

当然,臭氧洞的形成除了上述化学过程外,还有一个涉及空气动力学过程和极地特殊温度变化的多相催化反应过程,这也是臭氧洞出现在两极且多在春季的原因。

臭氧层的长期破坏

令科学家和各界担忧的是,氯氟烃和哈龙的大气寿命较长,一旦进入大气就很难清除,这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也将持续很长时间。但通过全人类的努力,臭氧层的破坏会越来越小,最终会恢复原状。