臭氧层破坏的本质原因及优化方法

对臭氧层破坏的原因，科学界最初争论不休，一直在进行艰难的曲折前进。在这里先说一件曾因为臭氧问题而引起的风波。

在刚进入20世纪70年代，人们就表示对臭氧问题关注。正在这些时候，“协和”式超音速飞机出现了，许多科学家立刻提出批评，主要理由就是超音速飞机向平流层内排放燃料会破坏臭氧层，尤其是美国科学家对自己的上述看法十分坚持，以至于因为出现上述后果而使美国发展超音速飞机的计划被扼杀于摇篮之中！事实上，后来的研究说明科学家们的看法是完全错误的。“协和”式飞机不但不会破坏平流层的臭氧，而且还制造臭氧，使其含量增加。

正当此事闹得满城风雨的时候，美国加利福尼亚大学（位于洛杉矶和圣迭戈之间的欧文城）的谢利·罗兰（Sherley Rowland）和马里奥·莫利纳（Mario Molina）正在通过将光辐射和催化效应结合在一起的室内试验，力图搞清某些工业氯化物对大气组成可能有的影响。研究工作结束后，他们宣称，氯化物对臭氧有巨大的破坏作用。他们描述了一系列氯化物与臭氧结合，从而导致臭氧层的破坏。

罗兰和莫利纳的推断引起了极大的轰动。再也没有人去谈论“协和”式飞机会破坏臭氧层这类危险。另外，研究高空大气层的专家们对当时理论不满意，一些假说还没有什么说服力。罗兰—莫利纳假说提得正是时候，特别是因为低空大气层中氯含量增加的现象刚刚得证实。

试验中使用的氯化物中有一类工业上大量生产的产品。它们先是以“氟里昂”（Du pont de Nemours化学公司的注册商标）统称，以后很快又以一个更有概括性的名词“氟氯烃”（C.F.C）统称。它是石油碳氢化合物的衍生物，最早由美国人托马斯·米德奇于1925年发明，是作为电冰箱制冷剂氨的代用品而开发的，在1930年由美国杜邦（Du pont）公司投入生产。这是一种性能极为稳定的物质，是无色无臭的气体或流体，不易与其他物质反应，热稳定性好。加之由于其具有无毒、不燃性，根据压力的不同可以呈气态或液态存在，可以溶于油等特性。大量用作空调、冷藏、冷冻的制冷剂，此外，还可广泛地用作发乳的喷射剂、隔热材料聚氨酯泡沫的发泡剂、电子零件及精密机械的清洗剂等。是现代经济社会中一种重要物质，在二次大战以后，尤其是20世纪60年代以后大量使用。主要的氟里昂CFC包括：CFC—11，一氟三氯甲烷；CFC—12，二氟二氯甲烷；CFC—22，二氟一氯甲烷；CFC—113，三氟三氯乙烷等。

上面在臭氧层形成的论述中说过，平流层中存在于O2、O3、O的化学平衡。即　平衡。而氯、溴、氮氧化物及其他各种活性基因的作用会破坏这种平衡，使之向右移动，促使O3减少。例如：

X＋O3→XO＋O2(www.xing528.com)

XO＋O→X＋O2

净反应应可写成　

（这里的催化剂X代表Cl、Br、NO、OH等活性基）。

由于部分CFC物质具有非同寻常的化学稳定性，在大气中寿命高达110年不分解，因而可以在同温层中积聚，其影响将持续一个世纪或更长时间。强大的紫外线辐射引起它们光解而放出氯原子，于是氯原子又夺去臭氧中的一个氧质子，循环往复（一个氯原子能破坏近10万个臭氧分子），破坏了臭氧层，也就导致了人类的一个心腹大患——紫外线入侵。

另外，一些其他人造化学物质中也对臭氧层造成威胁。例如哈龙（Halons）是一种灭火器里的化学物质，虽然是产量相对较少，但它含有溴，因而可能是更能影响臭氧损耗的物质，而且，哈龙在大气中寿命也很长，哈龙的危害也日益引起人们的重视。

臭氧层仍然在持续地变薄。此后，如果人们保持高度的警惕，有望逐步恢复，但臭氧层的损害仍将持续半个世纪。为了自己的家园免遭毁灭，人类已拿起武器进行顽强的反击，请看下一章处理臭氧层破坏的对策与高新技术。