初中生物课外阅读:臭氧洞

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  大气的臭氧约有90%分布在离地大约10~50公里的平流层内,在20~30公里附近的大气层臭氧浓度最高,因此被称为臭氧层;在对流层内臭氧量很少。1985年英国科学家法曼发现南极郝利湾上空的臭氧量,自1979年以来每年春季急遽减少。媒体在报导这事件时,习惯采用『臭氧洞』这名词,意指臭氧特别稀薄的区域(小于220DU1),而非真有一个『破洞』。从1982~1991的十年间,南极臭氧洞的面积扩大了10倍,1992年南极臭氧洞最大时曾超过2300万平方公里,约为南极大陆面积的1.5倍。1993年南极臭氧洞不仅笼罩南极大陆,而且扩及南美洲的部分地区,1993年后之后臭氧洞最大时的面积比北美洲还大,在1998年的臭氧洞最大。

  平流层臭氧减少的原因被认为是氟氯碳化合物(CFC)的影响,CFC种类很多,例如CFC-11、CFC-13,前者常用于空调、发泡剂、喷雾剂,后者常用于电路板、清洗溶剂。多数CFC的光解发生在25~35公里高处,正是臭氧量最多之处。早期由于CFC对臭氧的影响未有直接证据,科学结果也不是十分肯定,所以争论不断,直到1985年法曼等人的南极臭氧观测结果发表以后,CFC对臭氧的破坏才被确定。其主要关键就在CFC中所含的Cl,被释出后会被臭氧分解。 主要工业国家多位于北半球,北半球大气的CFC平均浓度比南半球高。臭氧洞主要发生于南半球,显然和南极的特殊地区环境和气候有关。南极极地平流层云(PSC)和极地涡旋为主要关键。每年6月南极冬季来临,永夜缺乏太阳照射,气温很低,当气温降至-78℃,平流层中的三水硝酸(HNO3‧3H2O)会包围硫酸微粒,凝结成较大的颗粒,形成PSC。如果气温持续下降至-83℃,水汽也会附着在三水硝酸颗粒表面,凝结成冰粒。在凝结过程中,三水硝酸PSC会吸收HCl,再和ClONO2反应,生成硝酸,放出氯气,结果HOCl和Cl2累积在大气中,HNO3存在冰粒中。

  极地涡旋约在每年5、6月间,因强烈的冷气团环流而形成,一直持续到11月温度回升时才会消散。由于涡旋的风速强劲,涡旋内部的空气会与周围的空气隔离,使得HOCl、Cl2累积在涡旋内,同时也有助于生成PSC。当9月底、10月初,春天的太阳照到南极,大量累积的HOCl、Cl2分解,迅速消耗臭氧,因此生成臭氧洞,10月南极上空臭氧浓度达到最低。随着气温回升、PSC消解,11月极地涡旋瓦解,来自中纬度饱含臭氧的空气进入极地上空和极地空气混合,南极的臭氧量才会逐渐回升恢复正常。北极的极地涡旋强度和PSC不若南极,故臭氧量减少就不如南极明显。

  1.根据此篇文章的报导内容,于何时何处所造成的臭氧洞范围最大?

  (A)每年6月南极冬季 (B)每年10月南极春季 (C)离地20~30公里的平流层 (D)离地10~50公里的平流层 (E)离地25~30公里的平流层

  2.根据此篇文章的报导内容,最大的臭氧洞所笼罩之范围为何?

  (A)南极大陆 (B)南美洲部分地区 (C)北美洲 (D)北极上空 (E)北半球

  3.根据此篇文章的报导内容,下列MADE IN TAIWAN的商品中,何者的产制或使用过程中可能会造成CFC-13逸漏?

  (A)日立冷气 (B)华硕主机板 (C)南亚塑料 (D)厨房魔术灵 (E)正新轮胎

  4.根据此篇文章的报导内容,臭氧洞易发生于南极上空的原因为何?

  (A)地理环境 (B)气候条件 (C)极地平流层云 (D)极地涡旋 (E)日夜温差过大

  5.根据其它信息媒体的报导内容,可知氟氯碳化合物(CFC)亦具有温室效应气体的特性,下列叙述何者正确?

  (A)温室效应指数:CO2>CH4>CCl3F (B)CCl2F2的温室效应指数为CO2的25000倍 (C)气体分子中的原子数愈多则温室效应指数愈大 (D)CFC和CO2皆是造成目前全球增温的主因 (E)CFC与酸雨成因亦密切相关

  【答案】1.(B)(E) 2.(A)(B) 3.(B)(D) 4.(A)(B)(C)(D) 5.(B)

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