2025年高考臭氧層空洞的前因后果
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )整理 2024-11-18 14:53:15
在高層大氣中（高度范圍約離地面15～24km），由氧吸收太陽(yáng)紫外線(xiàn)輻射而生成可觀(guān)量的臭氧（O3）。光子首先將氧分子分解成氧原子，氧原子與氧分子反應生成臭氧：
O2→2O
O＋O2→O3
O3和O2屬于同素異形體，在通常的溫度和壓力條件下，兩者都是氣體。
當O3的濃度在大氣中達到最大值時(shí)，就形成厚度約20km的臭氧層。臭氧能吸收波長(cháng)在220～330nm范圍內的紫外光，從而防止這種高能紫外線(xiàn)對地球上生物的傷害。
過(guò)去人類(lèi)的活動(dòng)尚未達到平流層（海拔約30km）的高度，而臭氧層主要分布在距地面20～25km的大氣層中，所以未受到重視。近年來(lái)不斷測量的結果已證實(shí)臭氧層已經(jīng)開(kāi)始變薄，乃至出現空洞。1985年，發(fā)現南極上方出現了面積與美國大陸相近的臭氧層空洞，1989年又發(fā)現北極上空正在形成的另一個(gè)臭氧層空洞。此后發(fā)現空洞并非固定在一個(gè)區域內，而是每年在移動(dòng)，且面積不斷擴大。臭氧層變薄和出現空洞，就意味著(zhù)有更多的紫外輻射線(xiàn)到達地面。紫外線(xiàn)對生物具有破壞性，對人的皮膚、眼睛，甚至免疫系統都會(huì )造成傷害，強烈的紫外線(xiàn)還會(huì )影響?hù)~(yú)蝦類(lèi)和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物滅絕，會(huì )嚴重阻礙各種農作物和樹(shù)木的正常生長(cháng)，又會(huì )使由CO2量增加而導致的溫室效應加劇。
人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的微量氣體，如氮氧化物和氟氯烷等，對大氣中臭氧的含量有很大的影響。引起臭氧層被破壞的原因有多種解釋?zhuān)渲泄J的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷類(lèi)化合物）的大量使用。氟里昂被廣泛應用于制冷系統、發(fā)泡劑、洗凈劑、殺蟲(chóng)劑、除臭劑、頭發(fā)噴霧劑等。氟里昂化學(xué)性質(zhì)穩定，易揮發(fā)，不溶于水。但進(jìn)入大氣平流層后，受紫外線(xiàn)輻射而分解產(chǎn)生CI原子，CI原子則可引發(fā)破壞O3循環(huán)的反應：
CI＋O3→CIO＋O2
CIO＋O→CIO2
由第一個(gè)反應消耗掉的CI原子，在第二個(gè)反應中又重新產(chǎn)生，又可以和另外一個(gè)O3起反應，因此每一個(gè)CI原子能參與大量的破壞O3的反應，這兩個(gè)反應加起來(lái)的總反應是：
O3＋O→2O2
反應的最后結果是將O3轉變?yōu)镺2，而CI原子本身只作為催化劑，反復起分解O3的作用。O3就被來(lái)自氟里昂分子釋放出的CI原子引發(fā)的反應而破壞。
另外，大型噴氣機的尾氣和核爆炸煙塵的釋放高度均能達到平流層，其中含有各種可與O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。人口的增長(cháng)和氮肥的大量生產(chǎn)等也可以危害到臭氧層。在氮肥的生產(chǎn)中去向大氣釋放出各種氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亞氮（N2O），它會(huì )引發(fā)下列反應：
N2O＋O→N2＋O2
N2＋O2→2NO
NO＋O3→NO2＋O2
NO2＋O→NO＋O2
O3＋O→2O2
NO按后兩個(gè)反應式循環(huán)反應，使O3分解。
為了保護臭氧層免遭破壞，于1987年簽定了蒙特利爾條約，即禁止使用氟氯烷和其他的鹵代烴的國際公約。然而，臭氧層變薄的速度仍在加快。不論是南極地區上空，還是北半球的中緯度地區上空，O3含量都呈下降趨勢。與此同時(shí)，關(guān)于臭氧層破壞機制的爭論也很激烈。例如大氣的連續運動(dòng)性質(zhì)使人們難以確定臭氧含量的變化究竟是由動(dòng)態(tài)漲落引起的，還是由化學(xué)物質(zhì)破壞引起的，這是爭論的焦點(diǎn)之一。由于提出不同觀(guān)點(diǎn)的科學(xué)家在各自所在的地區對大氣臭氧進(jìn)行的觀(guān)測是局部和有限的，因此建立一個(gè)全球范圍的臭氧濃度和紫外線(xiàn)強度的監測網(wǎng)絡(luò )，可能是十分必要的。
聯(lián)合國環(huán)境計劃署對臭氧消耗所引起的環(huán)境效應進(jìn)行了估計，認為臭氧每減少1％，具有生理破壞力的紫外線(xiàn)將增加13％，因此，臭氧的減少對動(dòng)植物尤其是人類(lèi)生存的危害是公認的事實(shí)。保護臭氧層須依靠國際大合作，并采取各種積極、有效的對策。
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