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話說氧原子有個特性,在正常情況下,它們兩兩組合形成我們熟知的氧氣(O2),但如果它們擁有的足夠的能量,它們就喜歡三個三個的呆在一起,形成了臭氧(O3)。在臭氧層位置的氧氣分子,能夠從太陽的短波紫外線得到足夠的能量,這時一些氧氣分子就會分解成原子狀態,並迅速與其它氧分子組成臭氧分子,這個過程可以理解成三個O2組成兩個O3。
因為臭氧分子比重較大,所以它會在大氣層中向下沉降,在這個過程由於環境溫度的變化,它們很快就會變得不穩定,並還原成氧氣分子,然後新的臭氧又在上方生成,如此迴圈下去形成了一個動態的平衡,從而達到了吸收了大部分的太陽紫外線的目的。地球的臭氧層分佈於20公里到50公里的高處,其中以20到25公里的濃度最高,正是由於它的存在,地球上的生物才不會暴露在太陽的紫外線之下,因此臭氧層對我們的生存至關重要。
從上個世紀70年代起,科學家就透過觀測發現了地球的的臭氧層有減少的跡象,這引起了人們的重視,隨著時間的推移,這個現象變得日益嚴重,1985年,科學家首次在南極上空發現了一個臭氧層的空洞!透過對這個現象的研究,科學界普遍認為人類生產的氟利昂是罪魁禍首。
這個氟利昂是怎麼破壞臭氧層的呢?這裡簡單介紹一下,氟利昂在常溫下是一種無色的氣體或易揮發的液體,在上個世紀被人類大量應用於製冷劑、清洗劑、發泡劑以及日用化學品等領域。
通常情況下,氟利昂的化學性質都很穩定,但如果受到紫外線的照射情況就不一樣了。當人類生產活動排放出的氟利昂到達臭氧層時,強烈的紫外線就會使氟利昂發生化學反應,將氟利昂分子中的氯原子分離出來。這個氯原子就是破壞臭氧層的罪魁禍首,它會奪走臭氧分子中的一個氧原子形成一氧化氯和氧氣,反應方程式為:CI+O3=CIO+O2。但一氧化氯又很不穩定,它會在紫外線的作用下迅速分解成氯原子和氧原子,然後氯原子又去和另一個臭氧分子反應……如此形成的連鎖反應,將會大大降低臭氧的濃度。
這個關係到人類存亡的問題馬上引發了世界各國的強烈關注,世界各國紛紛開始了限制氟利昂的行動,從上個世紀80年代開始,聯合國通過了很多限制氟利昂的國際公約,如“特倫多備忘錄”、“保護臭氧層維也納公約”、“蒙特利爾協定”、“赫爾辛基宣言”等等。這些國際公約有效地控制了人類排放氟利昂的數量,根據觀測資料,近年來南極臭氧層的空洞已經得到了比較好的控制,有科學家樂觀的估計在2070年之前地球的臭氧層空洞就可以完全修復。下圖為近些年有關臭氧層的一些資料資料(臭氧層空洞面積和大氣層中臭氧的最低含量):
由此我們可以看出臭氧層空洞的情況已經比較穩定,並呈現出逐漸好轉的趨勢,這也是現在人們不提臭氧層空洞的原因了。
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空洞應該還有,主要在南極上空。過去是因為大量使用氟利昂等物質使得臭氧層空洞形成。這些年來,禁用氟利昂等會造成臭氧層空洞的物質,對其控制有幫助。近年來提的少,應該是問題不再那麼嚴重了,作為新聞的傳播價值小了,或者有其他更勁爆的新聞吧。個人理解,僅供參考