平流層空氣極為乾燥,相對溼度只有1%左右,幾乎沒有雲、雨等天氣現象,但是在漫長的極地冬夜期間,仍會因嚴寒形成極地平流層雲。
在南極的6月,極夜的冬季來臨,沒有太陽加熱,氣溫常會下降至-80℃左右,平流層的三水硝酸(NHO3·3H2O)在-78℃的條件下就會包圍住直徑約0.1微米的硫酸微粒,形成直徑約1微米的顆粒,但是顆粒細小,而且比較分散,常常大規模地生成,有時分佈範圍可達數千公里,組成一種肉眼看不見的極地平流層雲。
這些硫酸微粒部分起源於人類活動,有些則是天然的。例如1982年墨西哥艾爾奇肯火山爆發,把500萬噸左右的硫化物直接噴入平流層。
由三水硝酸、小冰粒、大冰粒組成的三種極地平流層雲在南極比北極更常見,其中三水硝酸極地平流層雲在南極最普遍。三水硝酸極地平流層雲不僅把氯貯存物質吸收到顆粒的介面上,並且產生化學反應,釋放氯氣:ClONO2+HCl→Cl2+HNO3。一旦9月來臨,南極春季Sunny普照,在短短几個小時內,活潑的氯氣被分解成兩個氯原子:Cl2+hv→Cl+Cl。由於生成三水硝酸消耗大量的氮氧化物,並且三水硝酸極地平流層雲的冰粒介面產生氫氯酸和硝酸氯的化學反應,既消耗氯貯存物質又消耗它的生成物質。氯原子和臭氧分子產生的氧化氯自由基沒有反應物,自行結合成二聚物ClOOCl,在紫外線照射下這個二聚物很快分解成兩個氯原子,再次開始分解臭氧的反應:
Cl+O3→ClO+O2
ClO+ClO→ClOOCl
ClOOCl+hv→Cl+ClOO
ClOO→Cl+O2
上述五個反應方程內,反應物和生成物等量相互置換的有:Cl、ClO、ClOOCl、ClOO,所以,淨反應方程是:
O3+O3→3O2。
由此可見,在三水硝酸極地平流層雲的環境內,氯原子才能取得催化者的角色,以不同的形式再參與不同的化學反應,一個氯原子最終破壞10萬個臭氧分子。
平流層空氣極為乾燥,相對溼度只有1%左右,幾乎沒有雲、雨等天氣現象,但是在漫長的極地冬夜期間,仍會因嚴寒形成極地平流層雲。
在南極的6月,極夜的冬季來臨,沒有太陽加熱,氣溫常會下降至-80℃左右,平流層的三水硝酸(NHO3·3H2O)在-78℃的條件下就會包圍住直徑約0.1微米的硫酸微粒,形成直徑約1微米的顆粒,但是顆粒細小,而且比較分散,常常大規模地生成,有時分佈範圍可達數千公里,組成一種肉眼看不見的極地平流層雲。
這些硫酸微粒部分起源於人類活動,有些則是天然的。例如1982年墨西哥艾爾奇肯火山爆發,把500萬噸左右的硫化物直接噴入平流層。
由三水硝酸、小冰粒、大冰粒組成的三種極地平流層雲在南極比北極更常見,其中三水硝酸極地平流層雲在南極最普遍。三水硝酸極地平流層雲不僅把氯貯存物質吸收到顆粒的介面上,並且產生化學反應,釋放氯氣:ClONO2+HCl→Cl2+HNO3。一旦9月來臨,南極春季Sunny普照,在短短几個小時內,活潑的氯氣被分解成兩個氯原子:Cl2+hv→Cl+Cl。由於生成三水硝酸消耗大量的氮氧化物,並且三水硝酸極地平流層雲的冰粒介面產生氫氯酸和硝酸氯的化學反應,既消耗氯貯存物質又消耗它的生成物質。氯原子和臭氧分子產生的氧化氯自由基沒有反應物,自行結合成二聚物ClOOCl,在紫外線照射下這個二聚物很快分解成兩個氯原子,再次開始分解臭氧的反應:
Cl+O3→ClO+O2
ClO+ClO→ClOOCl
ClOOCl+hv→Cl+ClOO
ClOO→Cl+O2
Cl+O3→ClO+O2
上述五個反應方程內,反應物和生成物等量相互置換的有:Cl、ClO、ClOOCl、ClOO,所以,淨反應方程是:
O3+O3→3O2。
由此可見,在三水硝酸極地平流層雲的環境內,氯原子才能取得催化者的角色,以不同的形式再參與不同的化學反應,一個氯原子最終破壞10萬個臭氧分子。