臭氧洞的形成原因

　　其实，早在70年代初许多科学家就已经认识到超音速飞机充斥天空，它们排放出来的氮氧化物和水汽会污染高空大气，产生有害影响。实验室研究也证明这两种气体都能破坏臭氧分子，即把臭氧分子变为普通氧分子。德国气象学家保罗·克鲁森是指出自然界中氮氧化物可能破坏臭氧层的第一人。

　　到了1974年美国的舍伍德·罗兰德和马里奥·莫利纳研究证明，人类制造的氯氟烃才是破坏地球大气臭氧层的主要罪魁祸首。正是由于他们的科学预言，提醒了世人，使得后来缔结了限制和停止生产氯氟烃类化合物的国际协定。因此他们三位共同获得了1995年度的诺贝尔化学奖。

　　氯氟烃是本世纪30年代由美国杜邦公司发明的一族人造化学制品。它们性能稳定，不燃烧，无毒，无腐蚀性，价格又便宜，因此在许多工业生产中广泛用作发泡、致冷、喷雾、杀虫、灭火、清洗、消毒和有机溶剂。世界年产量由30年代初的3000吨迅速上升到1989年的160万吨。不过，正是由于它们性质稳定，它的气体状态在大气中可以存在100年甚至更长。这样日积月累，对大气臭氧层的破坏也就越来越严重。

　　氯氟烃破坏高空臭氧层的具体过程是，它在高空强烈紫外线照射下，氯原子被光解释放出来。自由的氯原子从臭氧分子中夺取一个氧原子。臭氧分子失去一个氧原子后变成一个普通氧分子。而一氧化氯分子是很不稳定的，空中游离的氧原子可以从一氧化氯分子中夺取氧原子而变成普通氧分子。而同时氯原子又再次游离出来，去重复上述过程，破坏第二个臭氧分子。这种过程可以重复上万次。这就是问题严重性所在。早在1974年科学家就曾预言，如果氯氟烃生产仍以每年22％的速度增加，并最终完全释放到大气中，那么到1995年全球臭氧总量将下降5％。后来的卫星和地面观测资料都证实了这个预言。为了研究臭氧洞的成因，国际上在1987年（因为这年的臭氧洞比前些年都大）组织了一个大规模的研究计划--南极臭氧空中实验。飞机曾多次进入臭氧洞内，发现臭氧洞内氯的含量比预期数量还要高出20-50倍之多。这个事实为氯氟烃破坏臭氧层的理论提供了直接依据。

　　那么为什么臭氧洞只出现在南极，或者说为什么南极的臭氧量下降得特别多呢？

　　原来，在冬季半年里，南极上空有一个深厚的涡旋，气流沿着南极高原作顺时针旋转，把南极大陆封闭起来。从赤道来的富含臭氧的气流进不了南极上空。而在旋涡中上升的空气，因为上升过程中气温下降的速度要比实际大气中温度随高度分布的速度快得多。加上南极高原本来就海拔高气温低，因而形成极低的低温环境。臭氧层所在的20公里高度上气温常常在－80℃以下（比北极要低得多）。南极大气涡旋中的空气上升过程中还会生成大量的冰晶云，云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体，浓度越来越高。一旦南极春季（9月）来临，极夜结束，阳光照射下冰晶云升温，氯氟烃气体迅速释放。而氯氟烃分子在紫外线照射下开始释放氯原子……上面讲过的臭氧层受到破坏的过程立即开始，臭氧层因大量损耗臭氧而出现臭氧洞。一旦春末南极旋涡残缺或破坏消失，大量富含臭氧的赤道南下的新鲜空气进入南极上空，臭氧洞于是便又匆匆消失。

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