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詳論臭氧層危機(jī)
詳論臭氧層危機(jī)
臭氧就是三原子氧（Ｏ3），是我們熟知的氧氣的同素異形體。從地面往上到大氣邊緣都廣泛存在臭氧，離地面約10~50千米的大氣層中，含有較多的臭氧，稱這個(gè)臭氧較集中的氣層為臭氧層，它跨平流層和中間層。
臭氧層是法國(guó)科學(xué)家C.法布里于20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)的。臭氧層中，臭氧的濃度隨高度變化，在離地面20—30公里處的臭氧濃度最高，也就是說(shuō)濃度最大的區(qū)域出現(xiàn)在平流層的范圍內(nèi)。實(shí)際上，平流層保存了大氣中90% 的臭氧。
臭氧層的臭氧含量與其他大氣成分相比是很小的，其只是大氣的微量成份，把整個(gè)臭氧層的臭氧折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(氣壓1013.25百帕、氣溫273.15K)，其總累積厚度為0.15~0.45厘米，平均約0.30厘米，這種計(jì)量方法叫柱濃度法，采用多布森單位（Dobuson unit,簡(jiǎn)稱D.U）來(lái)表示，正常大氣中臭氧的柱濃度為300Ｄ.U。
臭氧層的主要作用是吸收紫外線。一般我們將來(lái)自太陽(yáng)的紫外輻射按照波長(zhǎng)的大小分為三個(gè)區(qū)：（１nm＝10-9ｍ）
325－400 nm ＵＶ－Ａ區(qū)
280－325 nm ＵＶ－Ｂ區(qū)
200－280 nm ＵＶ－Ｃ區(qū)
ＵＶ－Ａ區(qū)紫外線不能被臭氧有效吸收，但也不會(huì)造成地表生物圈的損害．事實(shí)上，這一波段少量的紫外線也是地表生物所必須的，它可促進(jìn)人體的固醇類轉(zhuǎn)化成維生素Ｄ，缺乏維生素Ｄ會(huì)引起軟骨病，尤其對(duì)兒童的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不良影響；
ＵＶ－Ｂ區(qū)的紫外線是可能到達(dá)地表并對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)造成最大危害的部分，正常情況下大氣中的臭氧可以吸收絕大部分的此波段的紫外線；
ＵＶ－Ｃ區(qū)的紫外線波長(zhǎng)短，能量高，但能被大氣中的氧氣和臭氧完全吸收，即使平流層的臭氧發(fā)生損耗，也不會(huì)到達(dá)地表。
由上可見(jiàn)，對(duì)人類來(lái)說(shuō)大氣中的臭氧主要作用是攔截對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)有傷害作用的ＵＶ－Ｂ區(qū)的紫外線，臭氧層是地表生物系統(tǒng)的保護(hù)傘。
1930年查普曼（Chapman）提出了一個(gè)純氧體系的光化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，即平流層的臭氧則主要是氧氣在太陽(yáng)的紫外線的轟擊下分解而成。
其生成過(guò)程如下所示：
Ｏ2 紫外線 Ｏ 產(chǎn)生的氧原子有很強(qiáng)的化學(xué)活性
Ｏ2＋Ｏ Ｏ3 與氧氣分子反應(yīng)生成臭氧
臭氧的去除反應(yīng)也是在紫外線的作用下進(jìn)行的：
Ｏ3 紫外線 Ｏ2＋Ｏ 臭氧吸收紫外線被光解
Ｏ＋Ｏ Ｏ2 氧原子化合為氧氣
以上生成和去處反應(yīng)保持著動(dòng)態(tài)的平衡。
1974年美國(guó)科學(xué)家約翰斯頓（Johnston）對(duì)以上過(guò)程作了定量計(jì)算，發(fā)現(xiàn)平流層的臭氧的去除反應(yīng)加上向?qū)α鲗拥某粞踺斔停瑑H為臭氧生成量的20％，這一結(jié)果表明，平流層的臭氧損耗還存在更重要的過(guò)程。
實(shí)際上，平流層大氣盡管遠(yuǎn)比對(duì)流層稀薄，但也含有一定量的水汽、含氮化合物和含鹵族化合物等。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，除了Chapman提出的臭氧去除反應(yīng)外，平流層臭氧更重要的去除途徑是所謂催化反應(yīng)機(jī)制：
Y + O3 YO+ O２ Ｙ奪取臭氧分子的一個(gè)氧原子
YO+O Y+ O２ 釋放氧原子形成氧氣
其凈結(jié)果是： O3+ O &nb
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