臭氧層破壞物質

大氣中的臭氧含量僅一億分之一,但在離地面20至30公里的平流層中,存在著臭氧層,其中臭氧的含量占這一高度空氣總量的十萬分之一。臭氧層的臭氧含量雖然極其微少,卻具有非常強烈的吸收紫外線的功能,可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分(UV-B)。由於臭氧層有效地擋住了來自太陽紫外線的侵襲,才使得人類和地球上各種生命能夠存在、繁衍和發展。
1985年,英國科學家觀測到南極上空出現臭氧層空洞,並證實其同氟利昂(CFCs)分解產生的氯原子有直接關係。這一訊息震驚了全世界。到“1994年,南極上空的臭氧層破壞面積已達2400萬平方公里,北半球上空的臭氧層比以往任何時候都薄,歐洲北美上空的臭氧層平均減少了10%-15%,西伯利亞上空甚至減少了35%。科學家警告說,地球上臭氧層被破壞的程度遠比一般人想像的要嚴重得多。
氟利昂等消耗臭氧物質是臭氧層破壞的元兇,氟利昂是本世紀20年代合成的,其化學性質穩定,不具有可燃性和毒性,被當作製冷劑、發泡劑和清洗劑,廣泛用於家用電器、泡沫塑膠、日用化學品、汽車、消防器材等領域。80年代後期,氟利昂的生產達到了高峰,產量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前,全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由於它們在大氣中的平均壽命達數百年,所以排放的大部分仍留在大氣層中,其中大部分仍然停留在對流層,一小部分升入平流層。在對流層相當穩定的氟利昂,在上升進入平流層後,在一定的氣象條件下,會在強烈紫外線的作用下被分解,分解釋放出的氯原子同臭氧會發生連鎖反應,不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數萬個臭氧分子。

反應方程式:

Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl
 如此周而復始,結果一個氯氟里昂分子就能破壞多達10萬個臭氧分子。總的結果,可以用化學方程式表示為:
2O3—→3O2 (雖然反應中氟里昂分子所起的作用類似於催化劑,但由於其參加了反應過程,因而嚴格意義上不屬於催化劑)。
反應機理:
臭氧在紫外線作用下(反應條件不好打,自己加上)
O3 —→ O2 + O
氟氯烴分解(以CF2Cl2為例)
CF2Cl2 → CF2Cl• + •Cl
自由基鏈反應
Cl• + O3 —→ ClO• + O2
ClO• + O —→ Cl• + O2
總反應:O3 + O = 2O2
二氯二氟甲烷 氟里昂的介電常數為2,可以採用脈衝時域反射物位計進行物位測量。