《環(huán)境學(xué)概論》讀書報(bào)告（環(huán)境學(xué)導(dǎo)論）

　　《環(huán)境學(xué)概論》讀書報(bào)告（環(huán)境學(xué)導(dǎo)論）
　　[二、臭氧層破壞]
　　大氣臭氧層的損耗是當(dāng)前世界上又一個(gè)普遍關(guān)注的全球性大氣環(huán)境問題，它同樣直接關(guān)系到生物圈的安危和人類的生存。南極臭氧洞一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即引起了科學(xué)界及整個(gè)國際社會(huì)的高度重視。科學(xué)家需要對(duì)這一問題的許多現(xiàn)象和特征進(jìn)行探索，如臭氧洞為什么發(fā)生在南極地區(qū)？為什么臭氧損耗的規(guī)模如此之大？為什么每年的南極臭氧洞發(fā)生在春季？
　　1984年，英國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧洞。1985年，美國的“雨云-7號(hào)”氣象衛(wèi)星測(cè)到了這個(gè)臭氧洞。以后經(jīng)過數(shù)年的連續(xù)觀測(cè)，進(jìn)一步得到證實(shí)。據(jù)nasa報(bào)道，nasa的“雨云-7號(hào)”衛(wèi)星上的總臭氧測(cè)定記錄數(shù)據(jù)表明，近年來，南極上空的臭氧洞有惡化的趨勢(shì)。目前不僅在南極，在北極上空也出現(xiàn)了臭氧減少現(xiàn)象。nasa和歐洲臭氧層聯(lián)合調(diào)查組分別進(jìn)行的測(cè)定都表明了這一點(diǎn)。
　　臭氧（o3）是氧（o）元素的同素異形體，它的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，很容易跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。實(shí)際上，在臭氧層內(nèi)，臭氧的形成
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的方向轉(zhuǎn)移。而氟氯烴物質(zhì)的非同尋常的穩(wěn)定性使其在大氣同溫層中很容易聚集起來，其影響將持續(xù)一個(gè)世紀(jì)或更長的時(shí)間。在強(qiáng)烈的紫外輻射作用下它們光解出氯原子和溴原子，成為破壞臭氧的催化劑（一個(gè)氯原子可以破壞10萬個(gè)臭氧分子）。
　　我們知道，就重量而言，人為釋放的氟氯烴和哈龍的分子都比空氣分子重，但這些化合物在對(duì)流層是化學(xué)惰性的，即使最活潑的大氣組分—_基對(duì)氟氯烴和哈龍的氧化作用也微乎其微，完全可以忽略。因此它們?cè)趯?duì)流層十分穩(wěn)定，不能通過一般的大氣化學(xué)反應(yīng)去除。經(jīng)過一兩年的時(shí)間，這些化合物會(huì)在全球范圍內(nèi)的對(duì)流層分布均勻，然后主要在熱帶地區(qū)上空被大氣環(huán)流帶入到平流層，風(fēng)又將它們從低緯度地區(qū)向高緯度地區(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氯烴和哈龍分子發(fā)生解離，釋放出高活性的原子態(tài)的氯和溴，氯和溴原子也是_基。氯原子_基和溴原子_基就是破壞臭氧層的主要物質(zhì)，它們對(duì)臭氧的破壞是以催化的方式進(jìn)行的：
　　cl + o3 → clo + o2clo + o → cl + o2 。
　　溴原子_基也是以同樣的過程破壞臭氧，因此，也是催化劑。據(jù)估算，一個(gè)氯原子_基可以破壞104—105個(gè)臭氧分子，而由哈龍釋放的溴原子_基對(duì)臭氧的破壞能力是氯原子的30—60倍。而且，氯原子_基和溴原子_基之間還存在協(xié)同作用，即二者同時(shí)存在時(shí)，破壞臭氧的能力要大于二者簡(jiǎn)單的加和。
　　但是，上述的均相化學(xué)反應(yīng)并不能解釋南極臭氧洞形成的全部過程。深入的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，臭氧洞的形成是有空氣動(dòng)力學(xué)過程參與的非均相催化反應(yīng)過程。所謂非均相，是指大氣中除氣態(tài)組分外，還有固相和液相的組分。人們對(duì)大氣中存在云、霧和降雨等早已司空見慣，但這種現(xiàn)象一般發(fā)生在對(duì)流層。平流層干燥寒冷，空氣稀薄，較少出現(xiàn)對(duì)流層這些天氣現(xiàn)象。但在冬天，南極地區(qū)的溫度極低，可以達(dá)到零下80攝氏度, 這樣極端的低溫造成兩種非常重要的過程，一是極地的空氣受冷下沉，形成一個(gè)強(qiáng)烈的西向環(huán)流，稱為“極地渦旋”（polar vorte*）。該渦旋的重要作用是使南極空氣與大氣的其余部分隔離，從而使渦旋內(nèi)部的大氣成為一個(gè)巨大的反應(yīng)器。另外，盡管南極空氣十分干燥，極低的溫度使該地區(qū)仍有成云過程，云滴的主要成分是三水合硝酸（hno3·3h2o）和冰晶，稱為極地平流層云(polar stratospheric clouds)。
　　實(shí)際上，當(dāng)氟氯烴和哈龍進(jìn)入平流層后，通常是以化學(xué)惰性的形態(tài)（clono2和hcl）而存在，并無原子態(tài)的活性氯和溴的釋放。南極的科學(xué)考察和實(shí)驗(yàn)室的研究都證明，化學(xué)惰性的clono2和hcl 在平流層云表面會(huì)發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：
　　clono2 + hcl → cl2 + hno3clono2 + h2o → hocl + hno3 ，
　　生成的hno3被保留在云滴相中。當(dāng)云滴成長到一定的程度后將會(huì)沉降到對(duì)流層，與此同時(shí)也使hno3從平流層去除，其結(jié)果是造成cl2和hocl等組分的不斷積累。
　　cl2和hocl 是在紫外線照射下極易光解的分子，但在冬天南極的紫外光極少，cl2和hocl的光解機(jī)會(huì)很小。當(dāng)春天來臨時(shí)，陽光返回南極地區(qū)，太陽輻射中的紫外射線使cl2和hocl開始發(fā)生大量的光解，產(chǎn)生前述的均相催化過程所需的大量的原子氯，從而造成嚴(yán)重的臭氧損耗。氯原子的催化過程可以解釋所觀測(cè)到的南極臭氧破壞的約70%，另外，氯原子和溴原子的協(xié)同機(jī)制可以解釋大約20%。隨后更多的太陽光到達(dá)南極，南極地區(qū)的溫度上升，氣象條件發(fā)生變化，結(jié)果是南極渦旋逐漸消失，南極地區(qū)臭氧濃度極低的空氣傳輸?shù)降厍虻钠渌呔暥群椭芯暥鹊貐^(qū)，造成全球范圍的臭氧濃 ……（未完，全文共3919字，當(dāng)前僅顯示1979字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《《環(huán)境學(xué)概論》讀書報(bào)告（環(huán)境學(xué)導(dǎo)論）》）