現(xiàn)代分析化學測定的結(jié)果說明:圍繞地球的臭氧層,在20世紀的后30年間已遭到嚴重的損耗破壞。南極上空臭氧總量1979年為290DU,1987年降為121DU,1991年降為110DU。1994年國際臭氧委員會宣布:1969年以來,全球臭氧總量減少了10%,南極上空下降了70%,南極上空已出現(xiàn)了大面積的臭氧洞。
為什么地處高空的臭氧層會遭到破壞呢?這要從大氣層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來了解。
從地表到對流層頂部,氣溫約從15℃降至-56℃(見圖6.4.1),再往上到50km左右是平流層頂部,氣溫又升至約-2℃.對流層頂?shù)牡蜏?,使水和一般污染物到此都凝結(jié)下落,保護了平流層。由于平流層中大氣在垂直方向?qū)α骱苌?,而水平方向混合得快,有害污染物一旦進入平流層,可能在那里滯留數(shù)年之久,影響及整個地球。
從對流層擴散到平流層的破壞臭氧的污染物主要為氮氧化物(NOx)和氯氟烴。如CFCl3、CF2Cl2等若干種氯和氟置換的甲、乙、丙烷的總稱,商品名為氟里昂(freon)。另外,在平流層飛行的飛機直接把NO和H2O等排放入平流層。氮氧化物和氯氟烴是破壞臭氧層的主要物質(zhì)。
破壞臭氧層的機理是按鏈式反應進行的,一個污染物分子平均可破壞上千個O3分子,破壞O3的機理如下:
大氣中的臭氧只占大氣組成的千萬分之幾,其中平流層臭氧占大氣總臭氧的91%。在高度為15-35km處濃度較高,但也只有大氣的十萬分之一左右。
化學家和物理學家一起,共同努力對臭氧進行科學研究,為人類做了好事:
第一,精確測定臭氧的物理性質(zhì),臭氧對波長為220-330nm范圍的紫外線有強吸收作用,大氣中的臭氧能有效地吸收波長為290-320nm的中波段紫外線,因它照射到人體會降低人體免疫功能、危害呼吸器官和眼睛、增加皮膚癌的發(fā)病率。臭氧的存在使地球上的生命免受紫外線的傷害,提出散布在大氣中的臭氧是“人類的保護傘”的觀點,引起大家重視。
第二,測定大氣中臭氧含量逐新降低的實驗事實,以化學科學的原理說明臭氧分子被破壞的原因,并從生物化學的研究說明大氣中臭氧含量降低的危害:臭氧減少1%,到達地面的對人體有害的紫外線將增加2%,白色人種皮膚癌發(fā)病率增加4%。
第三,從化學科學的研究說明大氣中臭氧遭受破壞的主要原因是廣泛地應用于制冷、工業(yè)溶劑、清洗劑和氣溶膠中的氟里昂等氯氟烴。在國際上取得共識,簽訂公約,限制這些化學品的生產(chǎn)量、使用量和停用時間。
由于全世界人民重視保護臭氧層,近年來臭氧層已經(jīng)逐漸恢復。這是世界人民共同努力和環(huán)境和諧相處的可喜成果,也是化學對人類作出的貢獻。