臭氧损耗

臭氧损耗,逐渐变薄地球的臭氧层在上大气引起的化学物质的释放化合物包含气体氯或溴从工业和其他人类活动。稀疏的极地地区最为明显,尤其是在南极洲。臭氧损耗是一个主要的环境问题,因为它增加的数量紫外线辐射到达地球表面,增加的速度皮肤癌,眼睛白内障,遗传和免疫系统损害。的蒙特利尔议定书在1987年获得批准,是第一的全面的国际协议制定停止消耗臭氧层物质的生产和使用。由于继续在这个问题上的国际合作,臭氧层有望恢复。

历史

1969年荷兰化学家Paul Crutzen发表了一篇论文,描述了主要氮影响臭氧氧化催化循环水平。Crutzen证明氮氧化物反应与自由氧气原子,从而减缓臭氧层的创建(O₃),也可以将臭氧分解为二氧化氮(没有₂)和氧气(O₂)。一些科学家和环保人士在1970年代使用Crutzen的研究对建立一个帮助他们的论点舰队美国的超音速运输(太平洋)。他们担心,排放的氮氧化物和潜力水蒸汽从这些飞机将破坏臭氧层。(太平洋设计飞行高度重合的臭氧层,15到35公里(9 - 22英里)地球表面以上。)在现实中,美国风场项目被取消了,只有少数French-British协和式飞机和苏联图- 144进入服务,太平洋的影响臭氧层被发现是可以忽略不计的飞机操作。

然而在1974年,美国化学家马里奥·莫利纳和f·舍伍德罗兰的加州大学欧文分校认识到人类活动氯氟化碳(氟氯化碳)分子只包含碳,氟,氯原子可以被氯的主要来源平流层。他们还指出,氯会破坏大量的臭氧后被紫外线辐射从氯氟烃中解放出来。游离氯原子和氯的气体,比如一氧化氯(ClO),就可以破坏臭氧分子被剥掉的三个氧原子。后来的研究表明溴和某些含溴化合物,如溴一氧化碳(兄弟),更有效地破坏臭氧比氯及其活性化合物。后续实验室测量,测量大气,atmospheric-modeling研究证实他们的发现的重要性。克鲁岑,莫利纳,罗兰收到了诺贝尔奖化学奖在1995年他们的努力。

人类活动产生了显著的影响在全球平流层臭氧的浓度和分布在1980年代以来。此外,科学家们指出,大型年度平均臭氧浓度开始降低发生至少1980。测量从卫星、飞机、地面传感器和其他仪器表明总集成列的臭氧水平(即臭氧分子发生的数量每平方米在空气采样列)在全球范围内降低了约5%在1970和1990年代中期,之后几乎没有变化。最大的减少臭氧发生在高纬度地区(向两极)和最小的减少发生在低纬度地区(热带)。此外,大气测量表明,损耗的臭氧层增加的数量到达地球表面的紫外线辐射。

这个全球平流层臭氧减少与水平的上升氯和溴在平流层的制造和释放的氟氯化碳和其他卤烃。卤烃是由行业多种用途,如制冷剂(冰箱,空调和大型冷却装置),推进剂气溶胶罐、吹代理进行塑料泡沫,消防人员溶剂为干洗和脱脂。大气测量明显证实了理论研究表明,氯和溴释放平流层的卤烃的反应和破坏臭氧层。

南极臭氧层空洞

最严重的情况臭氧消耗在1985年首次记录的一篇论文中英国南极调查局(BAS)的科学家约瑟夫·c·法曼布莱恩·g·加德纳和乔纳森·d·Shanklin。从1970年代末开始,一个庞大而快速降低总臭氧,经常超过60%相对于全球平均水平,已经观察到的春天(9月至11月)南极洲。法曼和他的同事们第一次有记录这一现象在他们的BAS站在哈雷湾,南极洲。他们的分析引起了科学的注意社区,发现这些减少臭氧总量列大于50%,观察地面和历史值卫星技术。

由于法曼,很多假设起来,试图解释南极臭氧空洞。“这是最初提出臭氧减少可能的解释氯催化循环,单氯原子和他们的化合物带单氧气原子与臭氧分子。因为比可以解释臭氧损失发生活性氯中可用的供应极地地区由已知的流程,假设出现了。一个特殊的测量进行的活动国家航空和宇宙航行局(美国宇航局)和国家海洋和大气管理局(NOAA)在1987年以及之后测量,证明氯和溴化学确实是负责臭氧层空洞,但还有另一个原因:这个洞的产物化学反应发生在颗粒组成极地平流层云(已经)低平流层。

在冬天的空气随着南极非常冷的缺乏的结果阳光和降低混合低平流层的空气在南极洲以外的地区。这降低了混合造成的环极涡冬天,也被称为极地漩涡。有界的平流层飞机的风大约50°、65°S之间循环,空气在南极洲和它的相邻海域有效隔绝空气域外。漩涡内的极冷的温度下导致已经形成,这发生在海拔约12至22公里(约7到14英里)。化学反应发生在PSC粒子转换无氯分子的反应形式如分子氯(Cl₂在极夜)积累。(溴化合物和氮氧化物也可以与这些云粒子反应。)当一天回到南极的早春天,阳光把分子氯分为单氯原子可以反应和破坏臭氧层。极地臭氧破坏仍在继续,直到分手涡通常发生在11月。

极地冬季北半球的漩涡也形成。然而,一般而言,它是n