【分享】大气污染物对臭氧层的破坏

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【分享】大气污染物对臭氧层的破坏
  人为污染物对平流层O3的破坏作用,已成为环境科学关注的热门课题。臭氧是平流层大气的关键组分,绝大部分集中在距地面约25km处,其厚度约 20km。臭氧分子强烈吸收200~300nm波长范围的太阳紫外辐射,阻挡着太阳过量紫外线到达地表层,防止紫外线对地球生物的危害,有效地保护了地面生物的生存。平流层中臭氧主要通过氧分子光化学反应分解出的原子氧与分子氧结合生成:

  O2+hv→O+O(λ<243mm) (1)

  O+O2→O3 (2)

  平流层中O3的消除主要是O3的光解所致:

  O3+hv→O2+O(λ<300nm) (3)

  反应(3)光解产生原子氧,其化学性质活泼,很快与O2分子结合配成臭氧,故不会影响臭氧的浓度。而(1)与(3)反应的进行,吸收掉大量的短波紫外辐射,对地球生物起保护作用。

  正常情况下平流层中,氧分子光化学反应产生的O3与消除反应减少的O3处于动态平衡中。但近年来发现平流层中污染活性物质(NO,HO·,Cl·等)增加,对O3分子的消除反应具有催化作用。其反应过程如下:

  NO(HO·,Cl·)+O3→NO2(HO2·,ClO·)+O2

  NO2+O→NO+O2

  总反应: O3+O→O2+O2

  这些活性物质来自于天然源或者人为污染源,影响较大的是人为污染源。如超音速飞机的废气直接排放入平流层,废气中含有大量的NOx和H2O,又如致冷剂氟里昂(氟氯甲烷类化合物)化学性质稳定,易挥发。进入大气平流层后,发生光化学反应产生Cl·,使平流层中活性粒子的浓度大大增加,加速了臭氧的消耗。

  CFCl3+hv→CFCl2·+Cl·

  平流层O3含量的减少,使射入地表的短波辐射剂量增加,对人类造成极大危害。例如,破坏生物体内的脱氧核糖核酸,使人类皮肤癌发病率增加;还会伤害植物的表皮细胞,抑制植物的光合作用的生长速度,使粮食减产。

  科学家提出臭氧层正在变薄,甚至出现了空洞。1979年首次发现南极臭氧空洞,到1984年,估计南极上空的臭氧已损失50%。之后,在北极上空也发现了小空洞,臭氧层变薄。1999年2月,有报导说,我国南方臭氧层破坏严重,广东上空臭氧层比北京低20%左右。这一切意味着强烈的紫外线可能对生物生命造成更大的威胁,对全球性的气温带来显著的变化。
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