双刃剑——氟里昂
人类是万物之灵。他们用自己的聪明才智创造了世界,创造了生活。然而这其中,也给自己出了不少的难题。氟里昂就是人类打造的“双刃剑”。它一方面造福人类,另一方面又祸害人类!
氟里昂是一类用途很广的化合物,它们具有良好的物理和化学性能。其主要用途是作为烟雾剂喷洒的发射剂和溶剂、制冷及空调设备中的流体、泡沫塑料生产中的发泡剂,以及电子工业中的溶剂。全世界氟里昂的年产量高达200万吨,其中大部分最终被释放到大气层中。氟里昂排放后,经过一定时间,进入平流层,在短波紫外线的作用下离解生成氯原子等气体。这些物质可起连锁催化作用,促进臭氧的分解,造成臭氧减少。美国环境保护局科学家小组委员会的分析表明:在1950年南极上空的氯含量大约为十亿分之一,1976年为十亿分之二。如按1986年氟里昂的排放量计算,现在南极的氯含量大约为十亿分之四。可见,氟里昂在大气层排放量增加,必将导致臭氧层的衰竭。
头号大敌
除氟里昂外,四氯化碳和三氯乙烷也是可能引起臭氧层变化的重要污染物。在低层大气中这些物质均属惰性化学物质,但在平流层内,它们经紫外线照射会产生一种对臭氧有破坏作用的催化剂——氯原子。
人类对化肥和石化燃料的大量使用也造成了平流层中臭氧的减少。人们为了增加粮食产量,使世界氮肥产量不断上升。据统计,1949年氮肥产量以含氯量计算为350万吨,1979年已超过4000万吨。根据目前氮肥生产的速度以及人口增长对粮食的需求估计,到下世纪初叶,世界氮肥产量可达2亿吨左右。由于氮肥和石化燃料的增加,将使大气中的氮氧化物浓度增加,致使平流层中的氮氧化物增加,从而打破了臭氧的平衡过程,使平流层中的臭氧减少。有的学者认为,化肥和燃烧产生的氧化氮,可能将导致臭氧层减少15%。此外,超音速飞机与大气中核爆炸试验等也对臭氧层产生严重影响。超音速飞机的飞行高度可达16至20公里。在飞行过程中,飞机发动机产生并排放出大量的氮氧化物和水蒸气。据设计指标估计,500架美制波音707型飞机的氮氧化物年排放量可达180万吨;500架英法合制的协和飞机的氮氧化物年排放量可达50万吨。可见其对平流层中臭氧的破坏是十分严重的。而大气中核爆炸的后果将会把平流层“撕开”,形成空洞,并将氮氧化物推进平流层,进而产生更加严重的影响。
在动物界里,恃强凌弱的现象屡见不鲜,许多动物都有它的天敌,一物降一物本身就是自然界的一种规律,在这种规律的支配下,适者生存。在无声的大气环境中,臭氧同样也有它的“天敌”,臭氧的天敌就是存在于大气层中的各种各样的臭氧耗损物质,我们把这种耗损物质命名为ODS。ODS最拿手的本事就是蚕食臭氧层,破坏臭氧层的完整性,在臭氧层的不同部位掏出一个个令人生畏的“黑洞”。
能够产生臭氧耗损物质的东西比较多,其中能力最强、破坏力最大的要数氟利昂了。我们都非常熟悉氟利昂这种物质,它被广泛地应用到制冷设备的制造行业中,是制冷设备的主要添加剂。目前,我们生活中普遍使用的冰箱、空调器除极少品牌之外,大都是靠氟利昂来制冷的。氟利昂在制冷的过程中会慢慢地挥发释放,到一定时候,人们还要给汽车和房间的空调器加氟。挥发释放的氟利昂对人体本身并没有直接的危害,但它在进入大气层,尤其是进入到臭氧层后,情况就大不一样了。氟利昂和工业生产中排放出来的有害废气一道被统称为氟氯烷烃类物质(CFC),这种物质破坏臭氧层的能力非常强。在这里需要特别指出的是,CFC类物质一般都很稳定,其中被科学界命名为F-11和F-12的两种烷烃,可分别在大气层中存在60年和130年之久。在如此长的时间里,多种有害物质在臭氧层里边游弋,在臭氧层里发生化学反应,使臭氧节节败退,处处“溃烂”,黑洞不断扩大,这些有害气体甚至还能毫不费力地掏出一个个的新洞。
现代工业的飞速发展,尤其是进入20世纪70年代以来,全世界各国,特别是西方的工业发达国家,使用的臭氧耗损物质越来越多,向大气层的排放量也急剧增加,这些物质被排放到大气层后,逐渐形成大量积聚。CFC在大气层中漫游,在经过太阳释放的紫外线照射后,发生光解反应而释放出化学反应很强的氯原子,而氯原子又与臭氧分子发生连锁化学反应,这最后一种化学反应就使臭氧消失了。迄今为止,人类已经把大约1500万吨这类有损臭氧层的物质抛洒到了大气层,它们不但已经破坏了臭氧层的稳定性,而且又因为它们都具有非常稳定的特点,所以,即便从今天开始人们不再向大气层中排放任何这类有害气体,但业已存在的CFC物质也会在今后上百年的时间内破坏臭氧层。